دو گھڑیاں، دو ملک، اکو دھڑکن

آپٹیکل ایٹمی گھڑیاں ہُن 10⁻¹⁸ تے اوس توں تھلے دیاں نسبتی غیر یقینیاں تک اپڑدیاں نیں — ایہہ تیہہ ارب ورھیاں وچ اک سیکنڈ گوان دے برابر اے۔ اوہ سیزیم دیاں مائیکرو ویو گھڑیاں نالوں سو گُنا توں ودھ چنگیاں نیں جو اج سیکنڈ دی تعریف کردیاں نیں، تے آپٹیکل گھڑیاں اُتے مبنی سیکنڈ دی نویں تعریف دی امید اے۔ پر نواں معیار چُنن توں پہلاں، گھڑیاں نوں اک دوجے نال پرکھنا ضروری اے۔

دو اکو جہیاں گھڑیاں کیوں

اکو ایٹمی تبدیلی — ایٹم دے دو توانائی دے درجیاں وچکار چھال، جیہدی روشنی دی فریکوئنسی گھڑی گِندی اے — ورتن والیاں گھڑیاں دا ٹاکرا اک صاف پرکھ دیندا اے: اوہناں دی فریکوئنسی دی نسبت ٹھیک اک ہونی چاہیدی اے۔ 10⁻¹⁷ توں تھلے ایہو جہی مطابقت تقریباً صرف اک ادارے اندر بنے نظاماں وچکار ای وکھائی گئی سی۔ اینہاں ای دو گھڑیاں وچکار اک پچھلی یورپی مہم، ڈیٹا دی گھاٹ پاروں، نویں تعریف توں پہلاں رکھے گئے 5 × 10⁻¹⁸ دے نشانے تک نئیں اپڑ سکی۔ تے وکھ وکھ بنیاں ہور گھڑیاں وچکار ٹاکریاں نے اوہناں دیاں دسیاں غیر یقینیاں توں کتے ودھ اختلاف ظاہر کیتے نیں — ایہو جہے اثراں دی نشانی جیہناں دا کسے نے حساب نئیں لایا سی۔

اک آئن، دو لیبارٹریاں

دوویں گھڑیاں اکو یٹربیم-171 آئن پھڑدیاں نیں تے اک انتہائی سوڑی تبدیلی نوں جانچدیاں نیں، اک “الیکٹرک اوکٹوپول” (electric octupole) جیہدی اُبھری ہوئی حالت ورھیاں تک رہندی اے۔ اک گھڑی، NPL-E3Yb+3، ٹیڈنگٹن، برطانیہ دی نیشنل فزیکل لیبارٹری (National Physical Laboratory) وچ اے۔ دوجی، PTB-Yb1E3، براؤنشوائیگ، جرمنی دے Physikalisch-Technische Bundesanstalt وچ اے۔ ایہہ اپنی پھاہی دے ڈیزائن، اپنے ٹھہرائے لیزراں، تے جانچ والی روشنی آپ جو کھسکاؤ پیدا کردی اے اوہنوں مکاؤن دے طریقے وچ وکھریاں نیں۔

ایہناں نوں آپٹیکل فائبراں دے یورپی جال راہیں جوڑیا گیا، جیہناں نوں اینج ٹھہرایا گیا اے کہ اوہ اپنے ولوں تقریباً کوئی کھسکاؤ (drift) نئیں پاؤندے: 2,220 km، فرانس دے تِن ریلے سٹیشناں راہیں — ویلتانیوز وچ لیزر فزکس دی لیبارٹری، پیرس آبزرویٹری وچ Laboratoire Temps Espace، تے سٹراسبرگ یونیورسٹی۔ 18 مارچ توں 12 اپریل 2025 وچکار، ٹیم نے 12.6 دن دا ورتن جوگ ڈیٹا کٹھا کیتا؛ دوویں گھڑیاں تے جوڑ 51% ویلے اکٹھے چل رہے سن۔

نتیجہ

دوہاں فریکوئنسیاں دی نسبت 1.000 000 000 000 000 001 0 نکلی، آخری ہندسیاں وچ 48 دی غیر یقینی نال: 1.0 × 10⁻¹⁸ ± 4.8 × 10⁻¹⁸ دا فرق، جو صفر نال میل کھاندا اے۔ مصنفاں دے علم موجب، ایہہ 5 × 10⁻¹⁸ توں تھلے پہلا بین الاقوامی گھڑی ٹاکرا اے۔

غلطی دا بجٹ، 10⁻¹⁸ دیاں اکائیاں وچ (آزاد غلطیاں کجھ حد تک اک دوجی نوں کٹ دیندیاں نیں: اوہ اپنے مربعاں دے جوڑ دے جذر وانگ رلدیاں نیں، ایسے لئی اوہناں دا کُل 8.8 نئیں سگوں 4.8 بندا اے):

• گھڑیاں آپ: 2.8، جیہدا سب توں وڈا اثر کمرے دے درجہ حرارت والے آلے دوالے توں نکلن والی گرمی اے؛
• بین الاقوامی فائبر جوڑ: 0.9؛
• شماریات: 1.6؛
• دوہاں تھاواں وچکار اضافی لال کھسکاؤ (relativistic redshift) — دھرتی دے کشش ثقل دے میدان وچ گھڑی جنی اُچی ہووے، اونی تیز ٹک ٹک کردی اے، ہر سینٹی میٹر اُتے تقریباً 1 × 10⁻¹⁸ دی شرح نال —، جوار بھاٹے دی بدلدی کھچ سمیت: 3.5 — سب توں وڈا اکلا حصہ۔

ایہہ آخری درستی دھرتی دے کشش ثقل پوٹینشل وچ ہر گھڑی دی جگہ اُتے منحصر اے۔ ایہدی غیر یقینی دوہاں گھڑیاں وچکار 3 سینٹی میٹر توں کجھ ودھ اُچائی دے فرق دے برابر اے۔

پاسے نال نظریہ اضافیت دی اک پرکھ

دوویں تھاواں اک دوجی توں بہت دور نیں، تے دھرتی دا گھماؤ اوہناں وچکار دی لکیر نوں لگاتار موڑدا رہندا اے۔ جے روشنی دی رفتار سمت اُتے منحصر ہوندی — جیہنوں فزکس دان لورینٹز انویرینس (Lorentz invariance) کہندے نیں اوہدی خلاف ورزی — تے فریکوئنسی دی نسبت ہر تاریاں والے دن (sidereal day) — تاریاں دے حساب نال دھرتی دا اک پورا چکر، 23 گھنٹے 56 منٹ — نال ڈولدی۔ ایہو جہیا کوئی اشارہ نئیں لبھیا۔ سمت اُتے ایس منحصری نوں ناپن والا پیرامیٹر پہلاں نالوں تقریباً پنج گُنا ودھ کس کے محدود ہویا اے۔ اُنج، جوار بھاٹے دی درستی توں بغیر، اک جھوٹی ڈول ظاہر ہوئی، اینی تکڑی کہ اوہنوں کسے اشارے دی سُوہ سمجھیا جا سکدا سی (2.6 معیاری انحراف)۔

ڈیٹا نے ایہہ وی دسیا کہ فائبر شور ودھاندا اے: دن ویلے کھلار رات نالوں 24% چوڑا سی، جو جوڑ دے نال نال ماحولیاتی رکاوٹاں نال میل کھاندا اے۔

ہُن سینٹی میٹر اہم نیں

کیونکہ غلطی اُتے کشش ثقل حاوی سی، مصنف لکھدے نیں کہ ہور وی چنگے ٹاکریاں لئی ہر تھاں اُتے کشش ثقل پوٹینشل دی ودھیا جانکاری لوڑی دی ہووے گی — یا اک ایسی گھڑی جو اپنی کارکردگی گوائے بغیر دوجی تھاں لے جائی جا سکے۔