جوہری گھڑی کی منتقلی سے فوٹونز آخر کار نظر آتے ہیں – فزکس ورلڈ

پہلی براہ راست پیمائش تھوریم-229 جوہری منتقلی سے کی گئی ہے جو ممکنہ طور پر "جوہری گھڑی" کی بنیاد بن سکتی ہے۔ CERN میں کی گئی، یہ تحقیق 2016 کے ایک تجربے کی پیروی کرتی ہے جس نے منتقلی کے وجود کی تصدیق کی لیکن اس کے نتیجے میں خارج ہونے والے فوٹوون کا پتہ نہیں چلا۔ کام کرنے والی گھڑی کی تیاری میں بہت زیادہ کام باقی ہے، لیکن اگر ایسا آلہ ممکن ثابت ہو جائے تو یہ بنیادی طبیعیات میں تحقیق کے لیے ایک اہم آلہ ثابت ہو سکتا ہے۔

آج کی سب سے درست گھڑیاں ایٹموں جیسے سٹرونٹیم یا یٹربیئم کے بصری طور پر پھنسے ہوئے جوڑ پر مبنی ہیں۔ انتہائی مستحکم لیزرز مخصوص ایٹم ٹرانزیشن کی فریکوئنسیوں کے ساتھ گونج میں بند ہو جاتے ہیں، اور لیزر کے دوغلے پنڈولم جھولوں کی طرح مؤثر طریقے سے برتاؤ کرتے ہیں - اگرچہ بہت زیادہ تعدد اور اس وجہ سے زیادہ درستگی کے ساتھ۔ یہ گھڑیاں 1 میں 10 حصے کے اندر مستحکم ہوسکتی ہیں۔²⁰، جس کا مطلب ہے کہ وہ 10 بلین سال کے آپریشن کے بعد صرف 13.7 ms میں باہر ہو جائیں گے - کائنات کی عمر۔

جوہری گھڑیاں صرف بہترین ٹائم کیپر نہیں ہیں، طبیعیات دانوں نے انہیں بہت سے بنیادی مظاہر کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا ہے جیسے کہ آئن سٹائن کا عمومی نظریہ اضافیت آپٹیکل ٹریپس میں قید ایٹموں پر کیسے لاگو ہوتا ہے۔ 2003 میں، کبھی زیادہ درستگی اور گہری بصیرت کی تلاش میں ایککارڈ پییک اور براؤنشویگ، جرمنی میں Physikalisch-technische Bundesanstalt کے کرسچن ٹام نے تجویز پیش کی کہ ایٹموں کی الیکٹرانک توانائی کی سطحوں سے نہیں بلکہ جوہری توانائی کی سطحوں پر پوچھ گچھ کرکے ایک گھڑی تیار کی جا سکتی ہے۔

بہت چھوٹا اینٹینا

ایسی ایٹمی گھڑی بیرونی شور سے بہت اچھی طرح سے الگ تھلگ ہوگی۔ "ایک ایٹم 10 کی طرح ہے۔^10- m [اس پار]؛ نیوکلئس 10 کی طرح کچھ ہے^14- یا 10^15- m" وضاحت کرتا ہے۔ سینڈرو کریمر بیلجیئم میں کے یو لیوین کے، جو اس تازہ ترین تحقیق میں شامل تھے۔ "نیوکلئس ماحول کے لئے ایک بہت چھوٹا اینٹینا ہے اور اس طرح اس میں تبدیلی کا خطرہ بہت کم ہے۔"

اس لیے ایک جوہری گھڑی بنیادی مستقل کی قدروں میں فرضی، بہت ہی چھوٹے وقتی تغیرات کی ایک بہترین تحقیقات ہو سکتی ہے جیسے کہ باریک ڈھانچہ مستقل، جو برقی مقناطیسی تعامل کی طاقت کو درست کرتی ہے۔ اس طرح کی کوئی بھی تبدیلی معیاری ماڈل سے باہر فزکس کی طرف اشارہ کرے گی۔ مزید برآں، جوہری بائنڈنگ اس کے جوہری ہم منصب سے زیادہ مضبوط ہے، اس لیے توانائی کی سطحوں کے درمیان تبدیلیاں توانائی میں زیادہ ہوتی ہیں اور زیادہ فریکوئنسی لیزرز کے ساتھ گونجتی ہیں، جس سے ایک چھوٹی تبدیلی کا پتہ لگایا جا سکتا ہے۔

یہ ایک دو دھاری تلوار ہے، تاہم، زیادہ تر جوہری منتقلی اس سے کہیں زیادہ ہوتی ہے جو آج کے لیزرز کے ذریعے پیدا کی جا سکتی ہے۔ Thorium-229، تاہم، زمینی حالت سے 8 eV کے ارد گرد ایک میٹاسٹیبل پرجوش حالت رکھتا ہے - ایک منتقلی جو ویکیوم الٹرا وایلیٹ میں واقع ہے۔

جوش کے لیے موزوں

کریمر بتاتے ہیں کہ اس حالت کو اکسانے کے لیے ایک لیزر بنانا تقریباً ممکن ہونا چاہیے، "آج ہم جانتے ہیں کہ 3000 یا اس سے زیادہ ریڈیو نیوکلی میں سے، تھوریم ہی وہ ہے جو ہم جانتے ہیں کہ ایسی حالت ہے جو لیزر کے جوش کے لیے موزوں ہے"۔

تاہم، سب سے پہلے، محققین کو منتقلی کی درست تعدد جاننے کی ضرورت ہے۔ درحقیقت، نظریہ کے ذریعے زوال کی پیش گوئی بہت پہلے کی جا رہی تھی، لیکن خارج ہونے والے فوٹوون کا پتہ لگانے کی کوششیں ناکام ثابت ہوئیں۔ 2016 میں، تاہم، میونخ کی Ludwig Maximilian یونیورسٹی کے محققین نے بالواسطہ طور پر اس کے وجود کی تصدیق کی۔ ایک عمل میں الیکٹران کے اخراج کی پیمائش کرکے جسے اندرونی تبدیلی کہتے ہیں، جس میں جوہری کشی کی توانائی ایٹم کو آئنائز کرتی ہے۔

طبیعیات دان سب سے کم جوہری پرجوش حالت کی توانائی کی پیمائش کرتے ہیں۔

اب، کریمر اور ساتھیوں نے پرجوش تھوریم-229 آئنوں کا مطالعہ کرکے خارج ہونے والے ویکیوم الٹرا وائلٹ فوٹون کا پہلا براہ راست پتہ لگایا ہے۔ کریمر کا کہنا ہے کہ بنیادی خیال نیا نہیں ہے، لیکن اس سے قبل محققین نے یورینیم-233 کو کرسٹل میں لگا کر ایسا کرنے کی کوشش کی ہے، جو پرجوش تھوریئم-229 تک گر سکتی ہے۔ کریمر کا کہنا ہے کہ مسئلہ یہ ہے کہ یہ کرسٹل میں 4 MeV سے زیادہ توانائی خارج کرتا ہے، جو "کینسر کو مارنے کے لیے اچھا ہے، لیکن ہمارے لیے واقعی برا ہے" کیونکہ یہ کرسٹل کو نقصان پہنچاتا ہے، اس کی نظری خصوصیات میں مداخلت کرتا ہے۔

اس لیے نئے کام میں، محققین نے ایکٹینیم-229 آئنوں کو میگنیشیم فلورائیڈ اور کیلشیم فلورائیڈ کرسٹل میں لگانے کے لیے CERN کی ISLDE سہولت کا استعمال کیا۔ یہ β-decay کے ذریعے میٹاسٹیبل پرجوش تھوریم-229 نیوکلئس میں سڑ سکتے ہیں، جو کرسٹل میں کم توانائی کے چار آرڈر جاری کرتا ہے۔ لہذا محققین فوٹون کا پتہ لگاسکتے ہیں اور منتقلی کی توانائی کی پیمائش کرسکتے ہیں۔ گھڑی کی تعمیر کے لیے درکار غیر یقینی صورتحال سے حتمی درستگی ابھی تک کم ہے، اور محققین اب لیزر طبیعیات دانوں کے ساتھ مل کر اسے بہتر کرنے کے لیے کام کر رہے ہیں۔

کائل بیلوے۔ یو ایس نیشنل انسٹی ٹیوٹ فار اسٹینڈرڈز اینڈ ٹیکنالوجی اس پیمائش سے متاثر ہے۔ "اس تھوریم-229 سسٹم کے لیے جوہری گھڑی کے طور پر اور اس سے بھی بڑھ کر بنیادی طبیعیات کے ٹیسٹ کرنے کی بہت اہم صلاحیت ہے،" وہ کہتے ہیں۔ "اس [کام] میں، وہ ایک فوٹون کا مشاہدہ کرتے ہیں کیونکہ یہ پرجوش حالت سے زمینی حالت میں خارج ہوتا ہے، اور بالآخر یہاں کی کمیونٹی کا مقصد الٹا کرنا ہے۔ فریکوئنسیوں کا تنگ بینڈ جسے نیوکلئس جذب کرے گا وہ ملی ہرٹز کے حکم پر ہے، جبکہ ہم کتنی اچھی طرح جانتے ہیں کہ یہ 10 کی ترتیب پر ہے¹² ہرٹز، تو یہ گھاس کے اسٹیک میں سوئی کی طرح ہے، اور بنیادی طور پر انہوں نے جو کچھ کیا ہے وہ یہ ہے کہ گھاس کے ڈھیر کے سائز کو سات کے عنصر سے کم کیا جائے۔ منتقلی کو پرجوش کرنے کی تلاش کرنے والے ہر فرد کے لیے یہ ایک بڑا قدم ہے۔

تحقیق میں بیان کیا گیا ہے۔ فطرت، قدرت.

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 ڈیٹا انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ایڈریین ایشلے کے ساتھ مستقبل کا نقشہ بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• PREIPO® کے ساتھ PRE-IPO کمپنیوں میں حصص خریدیں اور بیچیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/photons-from-nuclear-clock-transition-are-seen-at-long-last/