ایٹمی مرکزے اُتے ملائی گئی اک گھڑی 30 گھنٹے چلدی رہی
دنیا دیاں سب توں ٹھیک گھڑیاں ایٹماں دے اندر الیکٹراناں دیاں جُھولاں گندیاں نیں، جنہاں نوں لیزراں نال جانچیا جاندا اے۔ اوہ ناپ تول (metrology) تے بنیادی فزکس دے امتحاناں لئی فریکوئنسی دے معیار دا کم کردیاں نیں۔ تھوریم-229 اک وکھری قسم دا پنڈولم دیندا اے: ایہدے مرکزے دی اک اُکسائی ہوئی حالت اے، جیہنوں آئسومر (isomer) آکھدے نیں، جیہڑی ایہدی زمینی حالت توں صرف لگ بھگ 8.4 الیکٹران وولٹ اُتے اے — اینی تھلے پئی لیزر اوتھے اپڑ سکے۔ لوڑی دی روشنی ویکیوم الٹرا وائلٹ وچ، 148.4 نینومیٹر اُتے اے۔
لکھاریاں دے مطابق، ایس نیوکلیئر تبدیلی اُتے بنی گھڑی بنیادی تعاملاں دیاں ممکنہ تبدیلیاں لئی خاص کر کے حساس ہووے گی، تے ڈارک میٹر دی کھوج وچ مدد کر سکدی اے۔ تھوریم نوں کیلشیم فلورائیڈ دے اک شفاف کرسٹل وچ رکھن نال اک نکے ٹھوس ٹکڑے وچ جذب کرن والے بے انت مرکزے مل جاندے نیں: ایہ ٹھوس حالت والی نیوکلیئر گھڑی دا راہ اے۔
پہلی نہیں، پر ایتھے سب توں لمی چلن والی
مقالہ ایس بارے محتاط اے پئی پہلاں کیہ ہو چکیا اے۔ ایہدے حوالیاں وچ ہور ٹیماں ولوں دسی گئی نیوکلیئر فلوریسنس، سدھی لیزر اُکساہٹ، کومب سپیکٹروسکوپی، لگاتار الٹرا وائلٹ لیزراں، جذب سپیکٹروسکوپی تے نیوکلیئر فیڈ بیک لوپ وی شامل نیں۔ ایہ کم جو کجھ جوڑدا اے اوہ اک اجیہی گھڑی اے جیہڑی اک دتے ہوئے کرسٹل اُتے لمے ویلے تیک چلدی اے، تے ایہدے ناپے گئے سپیکٹرم تے گھڑی ولوں اصل وچ دتی گئی فریکوئنسی وچکار اک محتاط جوڑ۔
جذب ای کنجی اے۔ اُکسائے ہوئے مرکزیاں دے ٹُٹن دی اڈیک کرن دی تھاں — جیہڑا اک ہولا عمل اے — ٹیم ناپدی اے پئی کرسٹل کنی روشنی نگل جاندا اے۔ ایہ اک تیز سگنل دیندا اے جیہڑا دسدا اے پئی لیزر لکیر اُتے اے یا اوہدے کول۔
مرکزے تیک اپڑن لئی تن واری دُگنا
یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی آف چائنا دے پینگفے وانگ، شو-فے ین، یو-آؤ چن تے ساتھی، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز تے ویانا دی TU Wien دے شراکت داراں نال، 1,187 نینومیٹر دے اک انفرا ریڈ لیزر توں شروع کردے نیں، جیہڑا اک انتہائی پکی آپٹیکل کیویٹی اُتے ٹِکایا گیا اے۔ فریکوئنسی دیاں تن لگاتار دُگنائیاں ایہنوں 594، فیر 297، فیر 148.4 نینومیٹر وچ بدل دیندیاں نیں۔ فیر لگ بھگ 750 پیکو واٹ الٹرا وائلٹ روشنی تھوریم ملے کرسٹل دے 1.8 ملی میٹر موٹے اک ٹکڑے وچوں لنگھدی اے، جیہڑا X2 ناں دے اک کرسٹل وچوں کٹیا گیا اے۔ X2 دے ہور ٹکڑے ویانا تے JILA وچ ناپے گئے نیں۔
کرسٹل دے اندر، مقامی برقی میدان نیوکلیئر لکیر نوں کئی حصیاں وچ پاڑ دیندا اے۔ تھوریم دی اک قسم دی تھاں اُتے، ٹیم اوہناں وچوں چار وکھریاں کردی اے، نالے تھوریم دی دوجی قسم دی تھاں توں اک چوڑی گونج۔ سب توں تگڑی تے سب توں پتلی لکیر، جیہنوں b آکھدے نیں، صرف 83 کلو ہرٹز چوڑی اے — لگ بھگ بیس لکھ ارب ہرٹز دی فریکوئنسی اُتے۔
اک لکیر اُتے تیہہ گھنٹے
گھڑی چلاؤن لئی، سسٹم لکیر b دے دوہاں پاسیاں نوں جانچدا اے تے لگ بھگ ہر 10 سیکنڈ بعد لیزر دی فریکوئنسی نوں ذرا جیہا ہلاؤندا اے۔ اک فریکوئنسی کومب، جیہڑا اک ہائیڈروجن میزر نال جُڑیا اے تے اوہ میزر اک سٹرونشیم ایٹمی گھڑی نال ملایا گیا اے، نتیجہ ناپدا اے۔
- ایہ چکر 30 گھنٹے جُڑیا رہیا — 1,061,000 ناپ دے چکر، جنہاں وچوں صرف 29 رد کیتے گئے۔
- ٹیم نے دوڑ اوس ویلے روکی جدوں گھڑی اجے وی جُڑی ہوئی سی: فوٹون دی شرح 5.79 توں 2.41 ملین فی سیکنڈ تیک ڈگ پئی سی، جیہنوں لکھاری گیس نکلن (outgassing) نال الٹرا وائلٹ لنگھن وچ خرابی نال جوڑدے نیں۔
- لکیر b دی ناپی گئی فریکوئنسی: 2,020,407,298,796.17 کلو ہرٹز، 0.13 کلو ہرٹز دی بے یقینی نال۔
- ایہدی پکیائی اوسط دے ویلے نال بہتر ہوندی اے تے 10,000 سیکنڈاں بعد 1.24 × 10⁻¹³ تیک اپڑدی اے۔
- اک ہور حصے، لکیر c، اُتے 6.6 گھنٹیاں دی دوجی دوڑ وی کامیاب رہی۔
جذب سپیکٹرا توں پڑھیاں گئیاں لکیراں دیاں تھاواں تے گھڑی ولوں دتیاں گئیاں فریکوئنسیاں اپنیاں بے یقینیاں دے اندر ملدیاں نیں۔ جدوں ٹیم نے چیمبر کھولن تے آپٹکس نوں دوبارہ سدھا کرن توں بعد گھڑی نوں تن ہور واری شروع کیتا، اوسط فریکوئنسیاں 1.6 کلو ہرٹز وچ کھلریاں ہوئیاں سن۔
اکو کرسٹل، تن لیباریٹریاں
اپنے ٹکڑے دا ویانا تے JILA وچ ناپے گئے اوسے کرسٹل دے ٹکڑیاں نال مقابلہ کر کے، درجہ حرارت دی درستی توں بعد، ٹیم لکیراں دا اوہی نمونہ لبھدی اے۔ کجھ فرق باقی رہندے نیں: لکیر b ویانا دی قدر توں 11.6 کلو ہرٹز تے JILA دی قدر توں 6.6 اُتے اے؛ لکیر c دوہاں توں لگ بھگ 30 کلو ہرٹز اُتے۔ لکھاری اجے نہیں دس سکدے پئی ایہ باقی رہ گئیاں درجہ حرارت دیاں غلطیاں توں، جوڑن (locking) وچ جھکاء توں، یا نمونیاں وچکار اصل فرقاں توں آؤندے نیں۔
منزل توں اجے دور
اعداد نوں پس منظر دی لوڑ اے، تے مقالہ اوہ دیندا اے۔ ہائیڈروجن میزر تے معیار دے طور اُتے ورتی گئی سٹرونشیم گھڑی دا آپس وچ مقابلہ اوسے اوسط دے ویلیاں اُتے تھوریم گھڑی توں دس گنا توں ودھ پکا اے۔ بے یقینی دے حساب صاف طور اُتے ادھورے نیں، تے لمی دوڑ دے پہلے 14.7 گھنٹیاں دوران درجہ حرارت درج نہیں کیتا گیا۔ ایس کم دی قدر برداشت تے آپس وچ جانچ وچ اے: اک نیوکلیئر تبدیلی، اک دن توں ودھ جُڑی رہی، تے تن لیباریٹریاں وچ اوسے کرسٹل دے ٹکڑیاں نال ملائی گئی۔