पोर्टेबल ऑप्टिकल परमाणु घड़ी ने अपनी व्यावसायिक शुरुआत की - फिजिक्स वर्ल्ड

परमाणु दुनिया के सबसे सटीक टाइमकीपर हैं - इतना कि दूसरे को सीज़ियम-आधारित परमाणु घड़ी के बिल्कुल 9 192 631 770 टिकों के रूप में परिभाषित किया गया है। इन परमाणु रूप से सटीक घड़ियों के व्यावसायिक रूप से उपलब्ध संस्करण जीपीएस, नेविगेशन, डेटा ट्रांसफर और वित्तीय बाजारों को रेखांकित करते हैं, और वे माइक्रोवेव आवृत्तियों, या प्रति सेकंड अरबों टिक-टॉक पर चलते हैं। एक दिन के बाद, उनकी टाइमकीपिंग दस नैनोसेकंड से भी कम हो जाती है।

हालाँकि, यह जितना अच्छा है, अगली पीढ़ी की परमाणु घड़ियाँ और भी अधिक सटीक हैं। ये प्रयोगशाला-आधारित निर्माण ऑप्टिकल आवृत्तियों पर चलते हैं, जिसका अर्थ है कि वे प्रति सेकंड दसियों खरबों बार टिक करते हैं। उनमें से सर्वश्रेष्ठ 10 फेमटोसेकेंड (10.) तक सटीक रह सकता है^-15 s) एक दिन के बाद, या 50 अरब वर्षों के बाद एक सेकंड के भीतर। और जल्द ही, पहली बार, आप अपना खुद का एक सामान खरीद सकेंगे: अमेरिका के कैलिफोर्निया में स्थित एक स्टार्ट-अप वेक्टर एटॉमिक ने इसे रखा है। बाज़ार में पहली पोर्टेबल ऑप्टिकल घड़ी.

“आज आप केवल माइक्रोवेव घड़ियाँ ही खरीद सकते हैं,” कहते हैं जोनाथन हॉफमैन, यूएस डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी (DARPA) में एक प्रोग्राम मैनेजर, जिसने इस काम को वित्त पोषित किया। “यदि आप ऑप्टिकल ट्रांज़िशन पर जाते हैं, तो परिशुद्धता, सटीकता और प्रदर्शन में भारी लाभ होता है, लेकिन यह आम तौर पर एक ही समय में अविश्वसनीय जटिलता के साथ भी आता है। एक सुखद समझौता ढूँढना ही असली लड़ाई है।''

सही परमाणु ढूँढना

ऑप्टिकल घड़ियों और उनके माइक्रोवेव पूर्ववर्तियों के बीच मुख्य अंतर लेजर है। यथासंभव सबसे सटीक घड़ियाँ बनाने के लिए, वैज्ञानिक उन परमाणुओं का उपयोग करते हैं जो सबसे संकीर्ण परमाणु संक्रमण प्रदान करते हैं - आमतौर पर स्ट्रोंटियम या येटरबियम - और उन परमाणुओं की विशेष आवश्यकताओं के अनुसार अपने लेजर सिस्टम को डिज़ाइन करते हैं। परमाणुओं को निर्वात कक्षों में रखा जाता है, और उन्हें ठंडा करने और फंसाने के लिए विभिन्न लेज़रों का उपयोग किया जाता है, जबकि अन्य लेज़र अवांछित संक्रमणों को रोकते हैं या घड़ी में उपयोग किए जाने वाले वांछित परिवर्तन को रोकते हैं। कुल मिलाकर एक दर्जन तक के इन सभी लेज़रों को सटीक आवृत्तियों पर स्थिर करने की आवश्यकता होती है, और उन्हें बनाए रखने के लिए निरंतर पर्यवेक्षण की आवश्यकता होती है।

वेक्टर एटॉमिक के सीईओ और सह-संस्थापक, ऑप्टिकल घड़ी का कम सटीक, लेकिन अधिक मजबूत और पोर्टेबल संस्करण बनाने के लिए जमील अबो-शायर एक अलग दृष्टिकोण अपनाना पड़ा। "परमाणु के चारों ओर प्रणाली को डिजाइन करने के बजाय, हमने लेजर के आसपास प्रणाली को डिजाइन किया है," वे कहते हैं।

अबो-शायर बताते हैं कि अस्तित्व में सबसे कठिन, सबसे समय-परीक्षणित लेज़र, दूरसंचार और औद्योगिक मशीनिंग में उपयोग किए जाने वाले लेज़र हैं। वाणिज्यिक अनुसंधान एवं विकास के वर्षों (या यहां तक ​​कि दशकों) के लिए धन्यवाद, वे बेहद कॉम्पैक्ट और स्थिर हैं, और उन्होंने और उनकी टीम ने एक परमाणु प्रजाति चुनी जो उनके लिए उपयुक्त है: आणविक आयोडीन। इस अणु में आमतौर पर मशीनिंग में उपयोग किए जाने वाले आवृत्ति-दोगुने इन्फ्रारेड लेजर के पास सुविधाजनक संक्रमण होता है। टीम ने एक साधारण वाष्प-सेल सेटअप का भी विकल्प चुना जो परमाणुओं को ठंडे तापमान तक ठंडा करने या उन्हें अल्ट्राहाई वैक्यूम में सीमित करने से बचाता है।

परिणाम एक टर्नकी ऑप्टिकल घड़ी थी, जिसे टीम एवरग्रीन कहती है, जिसकी मात्रा केवल 30 लीटर थी - लगभग एक रिकॉर्ड प्लेयर के आकार की। यद्यपि एवरग्रीन के समय की सटीकता प्रयोगशाला-आधारित अत्याधुनिक से बहुत दूर है, यह तुलनीय आकार की मौजूदा माइक्रोवेव घड़ियों की तुलना में 100 गुना अधिक सटीक है। यह हाइड्रोजन मैसर्स पर आधारित घड़ियों के प्रदर्शन से भी मेल खाता है - वॉक-इन फ्रिज के आकार के उपकरण जो पर्यावरणीय शोर के प्रति बेहद संवेदनशील हैं।

समुद्री परीक्षण

2022 की गर्मियों में, एवरग्रीन के एक प्रोटोटाइप ने परीक्षण के लिए समुद्र में एक जहाज पर तीन सप्ताह बिताए। इस दौरान घड़ी बिना किसी हस्तक्षेप के काम करती रही। वापस लौटने पर, टीम ने घड़ी के प्रदर्शन का परीक्षण किया और पाया कि जहाज पर अशांति और तापमान में उतार-चढ़ाव के बावजूद, इसमें कोई खास गिरावट नहीं आई है। हॉफमैन कहते हैं, "जब ऐसा हुआ, तो मैंने सोचा कि हर किसी को खड़ा होना चाहिए और छतों से चिल्लाना चाहिए।" “मेरा मतलब है, लोग दशकों से इन ऑप्टिकल घड़ियों पर काम कर रहे हैं। और यह पहली बार था जब कोई ऑप्टिकल घड़ी वास्तविक दुनिया में मानवीय हस्तक्षेप के बिना अपने आप चलने लगी।

अबो-शायर के अनुसार, एवरग्रीन का आकार और स्थिरता नेविगेशन में ऐसी घड़ियों को व्यापक रूप से अपनाने का मार्ग प्रशस्त करती है, खासकर जब जीपीएस सिग्नल अवरुद्ध या खराब हो जाते हैं; डेटा केंद्रों और दूरसंचार प्रोटोकॉल में; और वैज्ञानिक उद्देश्यों के लिए दूरस्थ डिटेक्टरों से संकेतों को सिंक्रनाइज़ करने के लिए। वर्तमान में, जीपीएस लगभग तीन मीटर तक सटीक है, लेकिन उपग्रहों पर अधिक सटीक समय इसे कुछ सेंटीमीटर या उससे भी कम कर सकता है, जिससे स्वायत्त वाहनों को अपनी लेन में रहने या डिलीवरी ड्रोन को बालकनी पर उतरने की अनुमति मिल सकती है। अबो-शायर कहते हैं, समय को छोटे टुकड़ों में काटने में सक्षम होने से उच्च बैंडविड्थ संचार की भी अनुमति मिलनी चाहिए।

पोर्टेबल ऑप्टिकल जाली घड़ी ऊंचाई मापती है

यह देखना अभी बाकी है कि क्या यह विशेष घड़ी अगली पीढ़ी के जीपीएस को शक्ति प्रदान करेगी और तेज डेटा ट्रांसफर करेगी। लेकिन तकनीकी प्रगति फिर भी महत्वपूर्ण है, कहते हैं एलिजाबेथ डोनली, बोल्डर, कोलोराडो में यूएस नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी (एनआईएसटी) समय और आवृत्ति प्रभाग के प्रमुख। डोनले, जो वेक्टर एटॉमिक के काम में शामिल नहीं थे, कहते हैं, "संभावित रूप से कई अन्य प्रकार की ऑप्टिकल घड़ियाँ हैं जो अगले दशक में बाजार में आ सकती हैं।" "इस चीज़ का दिल एक आयोडीन वाष्प सेल है, लेकिन बुनियादी ढांचे का उपयोग अन्य प्रकार की घड़ियों के लिए भी किया जा सकता है।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/portable-optical-atomic-clock-makes-its-commercial-debut/