পারমাণবিক ঘড়ি পরিবর্তনের অনুরণিত উত্তেজনা XFEL – পদার্থবিজ্ঞান বিশ্ব-এ দেখা গেছে

পারমাণবিক পরিবর্তনের উপর ভিত্তি করে একটি অত্যন্ত নির্ভুল ঘড়ি তৈরির দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ গ্রহণ করেছে পদার্থবিজ্ঞানীদের একটি আন্তর্জাতিক দল। ইউরি শভিডকো মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের Argonne ন্যাশনাল ল্যাবরেটরিতে এবং সহকর্মীরা স্ক্যান্ডিয়াম-45-এ পারমাণবিক পরিবর্তনের অনুরণিত উত্তেজনা অর্জন করেছে। রূপান্তরটি একটি পারমাণবিক ঘড়ি তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে যা আজকের উপলব্ধ সেরা পারমাণবিক ঘড়িগুলির চেয়ে অনেক বেশি নির্ভুল হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে।

যেকোনো ঘড়ির ক্রিয়াকলাপের কেন্দ্রবিন্দু হল একটি অসিলেটর যা একটি স্থির ফ্রিকোয়েন্সিতে একটি সংকেত প্রদান করে। এটি একটি পেন্ডুলামের দোল বা কোয়ার্টজ স্ফটিকের পাইজোইলেকট্রিক কম্পন হতে পারে। আজ, দ্বিতীয়টি ঘড়ি দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয় যা সিজিয়াম পরমাণু থেকে নির্গত মাইক্রোওয়েভ বিকিরণের ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করে। এমনকি আরও সঠিক পারমাণবিক ঘড়ি সময় সংকেত তৈরি করতে পারমাণবিক পরিবর্তন থেকে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি আলো ব্যবহার করে। আজকের সেরা ঘড়িটি 10-এর মধ্যে একটি অংশের চেয়ে ভাল¹⁸ - যার মানে হল ঘড়ির টাইমকিপিংয়ের জন্য 30 সেকেন্ডের বেশি বিচ্যুতি জমাতে 1 বিলিয়ন বছরেরও বেশি সময় লাগবে।

নীতিগতভাবে, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পারমাণবিক রূপান্তর ব্যবহার করে আরও সঠিক ঘড়ি তৈরি করা যেতে পারে। পারমাণবিক ঘড়ির তুলনায় পারমাণবিক ঘড়ির আরও একটি সুবিধা হল যে নিউক্লিয়াসগুলি পরমাণুর তুলনায় অনেক বেশি কম্প্যাক্ট এবং স্থিতিশীল। এর মানে হল যে একটি পারমাণবিক ঘড়ি আশেপাশের পরিবেশ থেকে শব্দ এবং হস্তক্ষেপের জন্য ততটা সংবেদনশীল হবে না।

অনুরণন প্রয়োজন

যাইহোক, যারা পারমাণবিক ঘড়ি তৈরির চেষ্টা করছেন তাদের সামনে অনেক চ্যালেঞ্জ রয়েছে। এর মধ্যে রয়েছে কীভাবে সুসংগত বিকিরণ তৈরি করা যায় যা পারমাণবিক পরিবর্তনের সাথে অনুরণিত হয় - এমন কিছু যা একটি সময় সংকেত তৈরি করতে প্রয়োজন। একটি পারমাণবিক ঘড়িতে এটি একটি পারমাণবিক পরিবর্তনে একটি ম্যাসার বা লেজারের ফ্রিকোয়েন্সি লক করে করা হয়।

"গত এক দশকে উন্নত এক্স-রে ফ্রি-ইলেক্ট্রন লেজার (এক্সএফইএল) এর আবির্ভাবের সাথে, বিকল্প নিউক্লিয়ার-ক্লক অসিলেটরগুলি এখন সরাসরি ফোটন উত্তেজনার নাগালের মধ্যে," শভিড'কো বলেছেন৷ "অত্যন্ত সংকীর্ণ ব্যান্ডউইথ, স্ক্যান্ডিয়াম -12.4-এ 45 keV রূপান্তর, যার দীর্ঘ জীবনকাল 0.47 সেকেন্ড, সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল।"

যাইহোক, এই অত্যন্ত সংকীর্ণ ব্যান্ডউইথের মানে হল যে ট্রানজিশনের সাথে অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সিগুলির উইন্ডো হল 10¹⁵ এমনকি আজকের উপলব্ধ সবচেয়ে অত্যাধুনিক লেজার সুবিধার দ্বারা উত্পাদিত ফ্রিকোয়েন্সিগুলির বিস্তারের চেয়ে গুণ বেশি সংকীর্ণ। "এর মানে হল যে আগত এক্স-রেগুলির একটি ক্ষুদ্র অনুপাত অনুরণিতভাবে নিউক্লিয়াসকে উত্তেজিত করতে পারে; প্রভাবশালী অফ-রেজোন্যান্স এক্স-রেগুলি কেবল বিশাল ডিটেক্টর শব্দ তৈরি করে, "শভিড'কো ব্যাখ্যা করেন।

এখন, Shvyd'ko এবং সহকর্মীরা এই গোলমাল সমস্যার চারপাশে একটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ উপায় খুঁজে পেয়েছেন। তাদের পরীক্ষাগুলি জার্মানির হামবুর্গের কাছাকাছি ইউরোপীয় এক্সএফইএল সুবিধাতে সংঘটিত হয়েছিল, যা বর্তমানে নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিতে সুর করা এক্স-রে ফোটনের সর্বোচ্চ তীব্রতা সরবরাহ করে।

লক্ষ্য অপসারণ

তাদের পরীক্ষায় স্ক্যান্ডিয়াম-৪৫ এর ফয়েল টার্গেটে এক্স-রে ডাল ফায়ারিং জড়িত। একটি পালস লক্ষ্যবস্তুতে আঘাত করার পরে, লক্ষ্যটি দ্রুত বীমলাইন থেকে একটি নিকটবর্তী অঞ্চলে সরানো হয়েছিল যেখানে ফোটন ডিটেক্টরগুলি অবস্থিত ছিল। বিমলাইন থেকে এই বিচ্ছিন্নতা দলটিকে অনুরণিত উত্তেজনার ক্ষয় দ্বারা উত্পাদিত ক্ষুদ্র সংকেত পরিমাপ করার অনুমতি দেয়। এই প্রক্রিয়াটি পুনরাবৃত্তি করা হয়েছিল কারণ ঘটনার ফ্রিকোয়েন্সি আলোর ডালগুলি স্ক্যান করা হয়েছিল যাতে অনুরণন ঘটে সঠিক ফ্রিকোয়েন্সি খুঁজে বের করার জন্য।

“93টির প্রতিক্রিয়ায় মাত্র 10টি পারমাণবিক ক্ষয় ইভেন্ট সনাক্ত করা হয়েছিল²⁰ স্ক্যান্ডিয়াম -45 টার্গেটে নির্দেশিত কাছাকাছি অনুরণিত ফোটন," শভিড'কো ব্যাখ্যা করেছেন। "কিন্তু অত্যন্ত কম ডিটেক্টরের শব্দের কারণে, এই সংখ্যাটি অনুরণন সনাক্ত করার জন্য যথেষ্ট ছিল এবং পরিবর্তনের শক্তিকে পূর্ববর্তী সর্বোত্তম মানের চেয়ে ছোট মাত্রার দুই অর্ডারের বেশি অনিশ্চয়তার সাথে পরিমাপ করার অনুমতি দেয়।"

পারমাণবিক ঘড়ি: কেন CERN-এ একটি পরীক্ষা তাদের বাস্তবতার কাছাকাছি নিয়ে আসে

ফ্রিকোয়েন্সি স্ট্যান্ডার্ড হিসাবে এই রূপান্তরটি ব্যবহার করে, ভবিষ্যতের একটি পারমাণবিক ঘড়ি প্রতি 1 বিলিয়ন বছরে 300 সেকেন্ডের মধ্যে নির্ভুল থাকতে পারে - সর্বশেষ পারমাণবিক ঘড়িগুলির নির্ভুলতার উপর ব্যাপকভাবে উন্নতি করে।

এটি সম্ভব হওয়ার আগে, তবে আরও উন্নতির প্রয়োজন হবে। "একটি মূল পরের ধাপ হল নিউক্লিয়াস থেকে সুসঙ্গতভাবে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা এক্স-রেগুলির সময়-সমাধান করা পর্যবেক্ষণ, যা অনুরণনের প্রকৃত বর্ণালী প্রস্থকে প্রকাশ করবে," শভিড'কো ব্যাখ্যা করে৷

যদি বিভিন্ন চ্যালেঞ্জ কাটিয়ে উঠতে পারে, প্রযুক্তিটি অত্যাধুনিক গবেষণার অনেক ক্ষেত্রে উত্তেজনাপূর্ণ প্রভাব ফেলতে পারে। "স্ক্যান্ডিয়াম-45 রেজোন্যান্সের এক্স-রে উত্তেজনা এবং এর শক্তির সঠিক পরিমাপ উচ্চ-শক্তির এক্স-রে ব্যবস্থায় অতি উচ্চ-নির্ভুল বর্ণালী, পারমাণবিক ঘড়ি প্রযুক্তি এবং চরম মেট্রোলজির জন্য নতুন পথ খুলে দেয়," বলেছেন শভিড' ko

গবেষণায় বর্ণনা করা হয়েছে প্রকৃতি.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/resonant-excitation-of-nuclear-clock-transition-spotted-at-xfel/