تھوریم-229 کا جوش ایک کام کرنے والی جوہری گھڑی کو قریب لاتا ہے – فزکس ورلڈ

تھوریم-229 پر مبنی ایک جوہری گھڑی اب ایک قدم قریب ہے کہ جرمنی اور آسٹریا کے محققین نے دکھایا ہے کہ وہ آاسوٹوپ کے مرکزے کو نچلی سطح پر میٹاسٹیبل حالت میں رکھ سکتے ہیں۔

غیر معمولی طور پر کم 8 eV اتیجیت توانائی ویکیوم الٹرا وایلیٹ میں روشنی کے مساوی ہے، جسے لیزر کے ذریعے پیدا کیا جا سکتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، منتقلی کو ایک درست گھڑی بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایسی ایٹمی گھڑی اصولی طور پر موجودہ ایٹمی گھڑیوں سے زیادہ مستحکم ہوگی کیونکہ یہ ماحولیاتی شور کے لیے بہت کم حساس ہوگی۔ ایٹمی گھڑی زیادہ عملی بھی ہو سکتی ہے کیونکہ ایٹمی گھڑی کے برعکس یہ مکمل طور پر ٹھوس حالت کا آلہ ہو سکتا ہے۔

تاہم، اس اعلیٰ درستگی اور استحکام کی وجہ سے اس منتقلی کا مشاہدہ کرنا اور پرجوش ہونا مشکل ہو جاتا ہے کیونکہ اس میں شامل روشنی کی بینڈوتھ بہت تنگ ہوتی ہے اور اسے تلاش کرنا مشکل ہو سکتا ہے۔ درحقیقت، یہ پچھلے سال ہی تھا جب CERN کے محققین نے بنایا تھا۔ پہلی براہ راست پیمائش منتقلی سے فوٹونز کا، جبکہ منتقلی کا وجود 2016 میں تصدیق ہوئی۔

کم لاگت والا لیزر

Thorium-229 واحد نیوکلیائی نہیں ہے جسے ایٹمی گھڑی میں استعمال کرنے کے لیے تلاش کیا جا رہا ہے۔ پر کام اسکینڈیم 45 مزید ترقی یافتہ ہے۔، لیکن اس نیوکلئس میں 12.4 keV کی منتقلی توانائی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ گھڑی بنانے کے لیے اسے ایکس رے لیزر کے ساتھ جوڑنا پڑے گا – اور ایسے لیزر بڑے اور مہنگے ہوتے ہیں۔

نئی تحقیق جرمنی کے براونشویگ میں فیڈرل فزیکل اینڈ ٹیکنیکل انسٹی ٹیوٹ اور آسٹریا میں ویانا یونیورسٹی آف ٹیکنالوجی کے ماہرین طبیعیات کے اشتراک سے کی گئی۔ ٹیم کے ارکان میں سے ایک ہے۔ ایککارڈ پییکجو کہ 20 سال قبل نیوکلیئر گھڑی کا خیال لے کر آئے تھے۔

جوہری اور جوہری گھڑیاں اسی طرح کام کرتی ہیں۔ دلچسپی کی منتقلی لیزر (یا میسر) کے ذریعہ پرجوش ہوتی ہے اور خارج ہونے والی روشنی کو فیڈ بیک کنٹرول میکانزم میں بھیجا جاتا ہے جو لیزر کی فریکوئنسی کو منتقلی کی فریکوئنسی پر لاک کردیتا ہے۔ لیزر لائٹ کی انتہائی مستحکم فریکوئنسی گھڑی کی آؤٹ پٹ ہے۔

پہلی گھڑیاں (اور موجودہ بین الاقوامی ٹائم اسٹینڈرڈ) مائیکرو ویوز اور سیزیم کے ایٹموں کا استعمال کرتی ہیں، جب کہ آج کل کی بہترین گھڑیاں (جسے آپٹیکل گھڑیاں کہتے ہیں) روشنی اور ایٹموں کا استعمال کرتی ہیں جن میں اسٹرونٹیم اور یٹربیئم شامل ہیں۔ آپٹیکل ایٹم گھڑیاں اتنی قابل اعتماد ہیں کہ اربوں سال گزرنے کے بعد بھی وہ صرف چند ملی سیکنڈ میں ختم ہو جائیں گی۔

چھوٹا بہتر ہے۔

اس کارکردگی کا ایک بڑا حصہ اس بات پر منحصر ہے کہ کس طرح ایٹموں کو برقی مقناطیسی شور سے بچایا جاتا ہے - جو کہ ایک اہم تجرباتی چیلنج ہے۔ اس کے برعکس، نیوکلی ایٹموں سے بہت چھوٹے ہیں، جس کا مطلب ہے کہ برقی مقناطیسی شور کے ساتھ بہت کم تعامل ہے۔ درحقیقت، ایک جال میں الگ تھلگ رہنے کے بجائے، گھڑی کے مرکزے کو ٹھوس مواد میں سرایت کیا جا سکتا ہے۔ یہ گھڑی کے ڈیزائن کو بہت آسان بنا دے گا۔

اپنے تجربے میں، آسٹریا اور جرمن طبیعیات دانوں نے کیلشیم فلورائیڈ کرسٹل کو تھوریم-229 نیوکلی کے ساتھ ڈوپ کیا، جو انہیں امریکہ میں جوہری تخفیف اسلحہ کے پروگرام سے حاصل ہوا۔ تھوریم ڈوپڈ کرسٹل صرف چند ملی میٹر کے پار تھے۔ اس کے بعد انہوں نے تھوریم-229 کو مطلوبہ کم توانائی والی جوہری حالت میں اکسانے کے لیے ٹیبل ٹاپ لیزر کا استعمال کیا۔ اس اتیجیت کی تصدیق گونج فلوروسینس نامی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے کی گئی تھی، جس میں ان فوٹانوں کا پتہ لگانا شامل ہے جو اس وقت خارج ہوتے ہیں جب پرجوش نیوکلی زمینی حالت میں واپس آ جاتے ہیں۔

"یہ تحقیق جوہری گھڑی کی ترقی میں ایک بہت اہم قدم ہے،" کہتے ہیں۔ پیٹ وان ڈوپن بیلجیئم میں KU Leuven کے، جو ایٹمی گھڑیوں پر کام کرتے ہیں۔ "یہ ثابت کرتا ہے کہ یہ ترقی تکنیکی طور پر ممکن ہے، ٹھوس ریاست کی گھڑیوں کے لیے بھی۔ ہم نے فرض کیا تھا کہ جوہری منتقلی کی لیزر اتیجیت آپٹیکل ٹریپس میں قابل شناخت ہوگی، لیکن اب تک شکوک و شبہات موجود تھے کہ کیا ٹھوس ریاست کے کرسٹل میں بھی ایسا ہوتا ہے۔

مستقبل کی جوہری گھڑیوں کے لیے ممکنہ ایپلی کیشنز بنیادی طور پر وقت کے چھوٹے تغیرات کا پتہ لگانے میں ہیں جو معیاری ماڈل سے آگے نئی طبیعیات کی طرف اشارہ کر سکتے ہیں۔ اس میں بنیادی قوتوں اور مستقل میں تغیرات شامل ہو سکتے ہیں۔ خاص طور پر، گھڑیاں جوہری قوت میں تغیرات کو تلاش کرکے نئی طبیعیات کو ظاہر کر سکتی ہیں، جو نیوکلیائی کو ایک ساتھ باندھتی ہے اور بالآخر گھڑی کی تعدد کی وضاحت کرتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، جوہری گھڑیاں طبیعیات کے کچھ بڑے اسرار پر روشنی ڈال سکتی ہیں جیسے تاریک مادے کی نوعیت،

گھڑیوں کو زمین کی کشش ثقل میں فرق کی وجہ سے وقت کے پھیلاؤ کی پیمائش کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ چپس پر چھوٹی اور انتہائی موبائل نیوکلیئر گھڑیوں کا استعمال کرتے ہوئے کیا جا سکتا ہے جنہیں آسانی سے مختلف مقامات پر منتقل کیا جا سکتا ہے۔ جیوڈیسی اور ارضیاتی مطالعہ کرنے کے لیے یہ بہت مفید ہوگا۔

تحقیق کو بیان کرنے والا ایک مقالہ میں اشاعت کے لیے قبول کر لیا گیا ہے۔ جسمانی جائزہ کے خطوط۔

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/excitation-of-thorium-229-brings-a-working-nuclear-clock-closer/