चीनी शोधकर्ताओं ने परमाणु ऑप्टिकल घड़ियाँ बनाई हैं जो समय बनाए रखने के लिए टोरियम-229 परमाणु के नाभिक का उपयोग करती हैं, जो अगली पीढ़ी की उच्च-सटीकता वाली घड़ियों के निर्माण में एक महत्वपूर्ण कदम है।
कुंहुआ विश्वविद्यालय के डिन शीचियांग के नेतृत्व में टीम ने परमाणु नाभिक के भीतर संक्रमण को सटीक रूप से मापने के लिए विशेष रूप से विकसित निरंतर पराबैंगनी लेजर और टोरियम-229 युक्त एक छोटे क्रिस्टल का उपयोग किया। फिर टीम ने इस नाभिकीय संक्रमण के साथ लेजर की आवृत्ति को सिंक्रनाइज़ किया, जिससे सिस्टम परमाणु ऑप्टिकल घड़ी के रूप में कार्य करने में सक्षम हो गया।
ये परिणाम बुधवार को नेचर पत्रिका में प्रकाशित हुए। चीनी समूह और यूरोपीय टीम ने स्वतंत्र रूप से लगभग एक ही समय पर परमाणु ऑप्टिकल घड़ी के काम को हासिल किया।
आधुनिक सबसे सटीक ऑप्टिकल घड़ियाँ परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण पर आधारित होती हैं। इसके विपरीत, परमाणु ऑप्टिकल घड़ियाँ समय के मानक के रूप में परमाणु नाभिक के भीतर संक्रमण का उपयोग करती हैं। चूंकि नाभिक आसपास के परमाणु से काफी छोटा होता है, यह बाहरी प्रभावों के प्रति कम संवेदनशील होता है, जो सैद्धांतिक रूप से क्रोनोमेट्री में और भी अधिक सटीकता प्राप्त करने की अनुमति देता है।
यह तकनीक आकार और इंजीनियरिंग समाधानों के दृष्टिकोण से भी लाभ प्रदान कर सकती है, जिसमें उपग्रह नेविगेशन और दूर अंतरिक्ष अन्वेषण में संभावित अनुप्रयोग हैं, जहां समय की उच्च सटीकता महत्वपूर्ण है।
मुख्य बाधा 148 नैनोमीटर तरंग दैर्ध्य वाले निरंतर लेजर की आवश्यकता थी, जो टोरियम-229 संक्रमण को सटीक रूप से उत्तेजित करने के लिए आवश्यक है। डिन की टीम पहली थी जिसने ऐसा लेजर विकसित किया।
इसके अलावा, टीम ने टोरियम-229 की कमी की समस्या का समाधान किया। केवल 1.4 माइक्रोग्राम आइसोटोप का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने एक बार में टोरियम से डोप किया गया कैल्शियम फ्लोराइड का एक मिलीमीटर क्रिस्टल बनाया। उपयोग की गई सामग्री की मात्रा यूरोपीय टीम द्वारा उपयोग की गई मात्रा से लगभग 200 गुना कम थी।
चीनी टीम की परमाणु घड़ियों ने दूसरे स्तर की स्थिरता प्रदर्शित की, जो यूरोपीय टीम की तुलना में लगभग एक ऑर्डर बेहतर थी, इस प्रकार उच्च-सटीकता समय माप के लिए परमाणु घड़ियों की क्षमता की पुष्टि की।