পারমাণবিক ঘড়ির স্থানান্তর থেকে ফোটন দীর্ঘ শেষ পর্যন্ত দেখা যায় - পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব

প্রথম প্রত্যক্ষ পরিমাপ একটি থোরিয়াম-229 পারমাণবিক রূপান্তর দ্বারা তৈরি করা হয়েছে যা সম্ভাব্যভাবে একটি "পারমাণবিক ঘড়ি" এর ভিত্তি তৈরি করতে পারে। CERN-এ সম্পন্ন, গবেষণাটি 2016 সালের একটি পরীক্ষা অনুসরণ করে যা ট্রানজিশনের অস্তিত্ব নিশ্চিত করেছে কিন্তু ফলস্বরূপ নির্গত ফোটন সনাক্ত করেনি। একটি কার্যকরী ঘড়ি তৈরি করার আগে অনেক কাজ বাকি আছে, কিন্তু যদি এই ধরনের একটি ডিভাইস সম্ভব প্রমাণিত হয়, তাহলে এটি মৌলিক পদার্থবিজ্ঞানের গবেষণার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ হাতিয়ার প্রমাণ করতে পারে।

আজকের সবচেয়ে সঠিক ঘড়িগুলি স্ট্রন্টিয়াম বা ইটারবিয়ামের মতো পরমাণুর অপটিক্যালি আটকে থাকা ensembles-এর উপর ভিত্তি করে। উচ্চ স্থিতিশীল লেজারগুলি নির্দিষ্ট পারমাণবিক পরিবর্তনের ফ্রিকোয়েন্সিগুলির সাথে অনুরণনে আবদ্ধ থাকে এবং লেজারের দোলনগুলি কার্যকরভাবে পেন্ডুলাম সুইংয়ের মতো আচরণ করে - যদিও অনেক বেশি ফ্রিকোয়েন্সি এবং তাই আরও বেশি নির্ভুলতা সহ। এই ঘড়িগুলি 1 এর মধ্যে 10 অংশের মধ্যে স্থিতিশীল হতে পারে²⁰, যার মানে হল যে 10 বিলিয়ন বছরের অপারেশনের পর তারা মাত্র 13.7 মিসে বের হয়ে যাবে - মহাবিশ্বের বয়স।

পারমাণবিক ঘড়িগুলি কেবল দুর্দান্ত সময় রক্ষাকারী নয়, পদার্থবিজ্ঞানীরা এগুলিকে বিভিন্ন মৌলিক ঘটনা অধ্যয়নের জন্য ব্যবহার করেছেন যেমন আইনস্টাইনের আপেক্ষিকতার সাধারণ তত্ত্ব অপটিক্যাল ফাঁদে বন্দী পরমাণুর ক্ষেত্রে কীভাবে প্রযোজ্য। 2003 সালে আরও বেশি নির্ভুলতা এবং গভীর অন্তর্দৃষ্টির সন্ধানে Keকহার্ড পিক এবং জার্মানির Braunschweig-এর Physikalisch-technische Bundesanstalt-এর খ্রিস্টান ট্যাম প্রস্তাব করেছিলেন যে পরমাণুর বৈদ্যুতিন শক্তির মাত্রা নয় কিন্তু পারমাণবিক শক্তির স্তর নিয়ে জিজ্ঞাসাবাদ করে একটি ঘড়ি তৈরি করা যেতে পারে।

অনেক ছোট অ্যান্টেনা

এই ধরনের একটি পারমাণবিক ঘড়ি বাহ্যিক শব্দ থেকে অত্যন্ত ভালভাবে বিচ্ছিন্ন হবে। "একটি পরমাণু 10 এর মত কিছু^-10 m [জুড়ে]; একটি নিউক্লিয়াস 10 এর মত কিছু^-14 অথবা 10^-15 মি," ব্যাখ্যা করে স্যান্ড্রো ক্রেমার বেলজিয়ামের কে ইউ লিউভেন, যিনি এই সর্বশেষ গবেষণায় জড়িত ছিলেন। "নিউক্লিয়াস পরিবেশের জন্য অনেক ছোট অ্যান্টেনা এবং এইভাবে স্থানান্তরের প্রবণতা অনেক কম।"

একটি পারমাণবিক ঘড়ি তাই সূক্ষ্ম গঠন ধ্রুবকের মতো মৌলিক ধ্রুবকের মানগুলিতে অনুমানমূলক, খুব ক্ষুদ্র অস্থায়ী পরিবর্তনের একটি চমৎকার অনুসন্ধান হতে পারে, যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক মিথস্ক্রিয়া শক্তির পরিমাণ নির্ধারণ করে। এই ধরনের যেকোনো পরিবর্তন স্ট্যান্ডার্ড মডেলের বাইরে পদার্থবিদ্যাকে নির্দেশ করবে। অধিকন্তু, পারমাণবিক বাইন্ডিং তার পারমাণবিক প্রতিপক্ষের তুলনায় শক্তিশালী, তাই শক্তির স্তরগুলির মধ্যে পরিবর্তনগুলি শক্তিতে বেশি এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি লেজারগুলির সাথে অনুরণিত হবে, একটি ছোট পরিবর্তন সনাক্তযোগ্য করে তোলে।

এটি একটি দ্বি-ধারী তলোয়ার, যদিও, বেশিরভাগ পারমাণবিক পরিবর্তনগুলি আজকের লেজারগুলির দ্বারা উত্পাদিত হওয়ার চেয়ে অনেক বেশি ফ্রিকোয়েন্সি ঘটতে পারে। Thorium-229, তবে, একটি মেটাস্টেবল উত্তেজিত অবস্থা রয়েছে প্রায় 8 eV স্থল অবস্থার উপরে - একটি রূপান্তর যা ভ্যাকুয়াম অতিবেগুনীতে অবস্থিত।

উত্তেজনার জন্য উপযুক্ত

ক্রেমার ব্যাখ্যা করেছেন যে এই অবস্থাকে উত্তেজিত করার জন্য একটি লেজার তৈরি করা প্রায় সম্ভব হওয়া উচিত, "আজকে আমরা জানি 3000 বা তার বেশি রেডিওনিউক্লিয়ার মধ্যে, থোরিয়ামই একমাত্র আমরা জানি যেটির লেজার উত্তেজনার জন্য উপযুক্ত একটি অবস্থা রয়েছে"।

যাইহোক, প্রথমত, গবেষকদের উত্তরণের সঠিক ফ্রিকোয়েন্সি জানতে হবে। প্রকৃতপক্ষে, ক্ষয় সম্পর্কে তত্ত্ব দ্বারা পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছিল, কিন্তু নির্গত ফোটন সনাক্ত করার প্রচেষ্টা ব্যর্থ প্রমাণিত হয়েছিল। 2016 সালে, তবে মিউনিখের লুডভিগ ম্যাক্সিমিলিয়ান বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা পরোক্ষভাবে এর অস্তিত্ব নিশ্চিত করেছে অভ্যন্তরীণ রূপান্তর নামক একটি প্রক্রিয়ায় ইলেকট্রনের নির্গমন পরিমাপ করে, যেখানে পারমাণবিক ক্ষয়ের শক্তি পরমাণুকে আয়নিত করে।

পদার্থবিদরা সর্বনিম্ন পারমাণবিক উত্তেজিত অবস্থার শক্তি পরিমাপ করেন

এখন, ক্রেমার এবং সহকর্মীরা উত্তেজিত থোরিয়াম-229 আয়নগুলি অধ্যয়ন করে নির্গত ভ্যাকুয়াম অতিবেগুনী ফোটনগুলির প্রথম সরাসরি সনাক্তকরণ করেছেন। অন্তর্নিহিত ধারণাটি নতুন নয়, ক্রেমার বলেছেন, তবে পূর্বে গবেষকরা ইউরেনিয়াম-233 কে স্ফটিকগুলিতে রোপন করে এটি করার চেষ্টা করেছেন, যা উত্তেজিত থোরিয়াম-229-এ ক্ষয় হতে পারে। ক্রেমার বলেন, সমস্যাটি হল যে এটি স্ফটিকের মধ্যে 4 MeV এর বেশি শক্তি নির্গত করে, যা "ক্যান্সার মারার জন্য ভাল, কিন্তু আমাদের জন্য সত্যিই খারাপ" কারণ এটি স্ফটিকের ক্ষতি করে, এর অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলিতে হস্তক্ষেপ করে।

তাই নতুন কাজে, গবেষকরা ম্যাগনেসিয়াম ফ্লোরাইড এবং ক্যালসিয়াম ফ্লোরাইড স্ফটিকের মধ্যে অ্যাক্টিনিয়াম-229 আয়ন ইমপ্লান্ট করার জন্য CERN-এর ISOLDE সুবিধা ব্যবহার করেছেন। এগুলি β-ক্ষয়ের দ্বারা মেটাস্টেবল উত্তেজিত থোরিয়াম-229 নিউক্লিয়াসে ক্ষয় হতে পারে, যা স্ফটিকের মধ্যে চারটি মাত্রার কম শক্তি প্রকাশ করে। গবেষকরা তাই ফোটন সনাক্ত করতে পারে এবং রূপান্তর শক্তি পরিমাপ করতে পারে। একটি ঘড়ি তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় অনিশ্চয়তার চূড়ান্ত নির্ভুলতা এখনও খুব কম, এবং গবেষকরা এখন এটিকে পরিমার্জিত করার জন্য লেজার পদার্থবিদদের সাথে কাজ করছেন।

কাইল বেলয় ইউএস ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট ফর স্ট্যান্ডার্ডস অ্যান্ড টেকনোলজি পরিমাপ দ্বারা প্রভাবিত হয়. "এই থোরিয়াম-229 সিস্টেমের জন্য একটি পারমাণবিক ঘড়ি এবং এমনকি আরও বেশি করে মৌলিক পদার্থবিদ্যার শেষ পর্যন্ত পরীক্ষা করার জন্য খুব গুরুত্বপূর্ণ সম্ভাবনা রয়েছে," তিনি বলেছেন। “এই [কাজে], তারা একটি ফোটন পর্যবেক্ষণ করে কারণ এটি উত্তেজিত অবস্থা থেকে স্থল অবস্থায় নির্গত হয় এবং শেষ পর্যন্ত এখানে সম্প্রদায়ের লক্ষ্য বিপরীতটি করা। নিউক্লিয়াস যে কম্পাঙ্কের সংকীর্ণ ব্যান্ড শোষণ করবে তা মিলিহার্টজ এর ক্রম অনুসারে, যেখানে আমরা কতটা ভাল জানি যে এটি 10 ​​এর ক্রম অনুসারে¹² Hz, তাই এটি একটি খড়ের গাদায় একটি সূঁচের মতো, এবং মূলত তারা যা করেছে তা হল খড়ের গাদাটির আকার সাতটি ফ্যাক্টর দ্বারা হ্রাস করা। যে কেউ উত্তরণকে উত্তেজিত করার জন্য অনুসন্ধান করছে তার জন্য এটি একটি বড় পদক্ষেপ।"

গবেষণায় বর্ণনা করা হয়েছে প্রকৃতি.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ডেটা ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• অ্যাড্রিয়েন অ্যাশলির সাথে ভবিষ্যত মিন্টিং। এখানে প্রবেশ করুন.
• PREIPO® এর সাথে PRE-IPO কোম্পানিতে শেয়ার কিনুন এবং বিক্রি করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/photons-from-nuclear-clock-transition-are-seen-at-long-last/