அணுக்கருக் கடிகாரத்தை இயங்க வைக்கும் ஒளி

ஒளியியல் கடிகாரங்கள், அளவியல் அறிவியலுக்கும் அடிப்படை இயற்பியல் சோதனைகளுக்கும் துல்லியமான அதிர்வெண் குறிப்புகளைத் தருகின்றன. ஒரு தோரியம்-229 அணுக்கரு இன்னும் விந்தையான ஒன்றைத் தருகிறது: அதன் அணுக்கருவுக்கு, அடிநிலையிலிருந்து சுமார் 8.4 எலக்ட்ரான்வோல்ட் மேலே, ஒரு லேசரால் எட்டக்கூடிய தாழ்ந்த கிளர்நிலை உண்டு. அணுக்கருவை அடிப்படையாகக் கொண்ட கடிகாரம், இயற்கையின் அடிப்படை மாறிலிகளில் ஏற்படக்கூடிய மாற்றங்களுக்குக் குறிப்பாக உணர்திறன் மிக்கதாக இருக்கும். ஒளி ஊடுருவும் படிகத்துக்குள் தோரியம் பதிக்கப்பட்டால், அது ஒரு திண்மநிலை அணுக்கருக் கடிகாரமாக (solid-state nuclear clock) மாறலாம்.

சிக்கல் நிறத்தில் உள்ளது. அந்த மாற்றத்துக்கு, வெற்றிடப் புற ஊதாவில் (vacuum ultraviolet), 148.4 நானோமீட்டர் ஒளி தேவை. அத்தகைய ஒளி அணுக்கருவைக் கிளர்த்தி அணுக்கருக் கடிகாரங்களை இயக்க முடியும் என்று அண்மைய ஆய்வுகள் காட்டியுள்ளன. ஆனால் ஒரு பலவீனமான உறிஞ்சுதலைப் படிக்க, மூலம் மணிக்கணக்கில் நிலையான ஃபோட்டான் ஓட்டத்தைத் தர வேண்டும்; அதன் செறிவுச் சறுக்கல்கள் வடிகட்டப்பட வேண்டும்.

நலன் முரண். சில ஆசிரியர்கள் Shanghai Precilasers Technology என்ற லேசர் நிறுவனத்தின் ஊழியர்கள் அல்லது உரிமையாளர்கள். வேறு எந்த முரணும் இல்லை என்று ஆசிரியர்கள் அறிவிக்கின்றனர்.

அலைநீளத்தை மூன்று முறை பாதியாக்குதல்

சீன அறிவியல் தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகம் (University of Science and Technology of China), Hefei தேசிய ஆய்வகம், சீன அறிவியல் கழகத்தின் நிறுவனங்கள், அந்த நிறுவனம் ஆகியவற்றைச் சேர்ந்த குழு, 1,187 நானோமீட்டரில் தொடர்ந்து இயங்கும் ஓர் அகச்சிவப்பு லேசரிலிருந்து தொடங்குகிறது. அடுத்தடுத்த மூன்று அதிர்வெண் இரட்டிப்பு நிலைகள் அதன் அலைநீளத்தைப் பாதியாக்குகின்றன: 594, பின்னர் 297, பின்னர் 148.4 நானோமீட்டர்.

கடைசிப் படி, வெற்றிடப் புற ஊதாவில் ஒளி ஊடுருவக்கூடிய, ஒளியை அதன் இரு மடங்கு அதிர்வெண்ணுக்கு மாற்றக்கூடிய ஸ்ட்ரான்ஷியம் டெட்ராபோரேட் படிகத்தில் நடக்கிறது. ஆக்சிஜன் இந்த ஒளியை விழுங்குவதால், படிகம் ஒரு மூடிய பெட்டியில் உள்ளது; அது காலியாக்கப்பட்டு 99.9999%-க்கும் தூய நைட்ரஜனால் மீண்டும் நிரப்பப்பட்டது. அந்தப் பண்பே ஒரு சோதனையாகவும் பயன்படுகிறது: சிறிது ஆக்சிஜனை உள்ளே விட்டால், 148.4 நானோமீட்டர் சமிக்ஞை மறைந்து, பின்னணி இரைச்சல் மட்டுமே எஞ்சுகிறது.

சில நானோவாட்கள், மிகத் தூய்மையாக

• உள்ளே செல்லும் 297 நானோமீட்டர் ஒளி 920 மில்லிவாட் எனில், மூலம் 148.4 நானோமீட்டரில் சுமார் 8.1 நானோவாட் தருவதாக மதிப்பிடப்படுகிறது.
• ஆக்சிஜன் சேர்த்த பின் எஞ்சும் பின்னணியைவிடச் சமிக்ஞை 38,000 மடங்கு வலிமையானது.
• இந்த வெளியீடு, முந்தைய குழு ஒன்று தெரிவித்த 1.3 நானோவாட்டின் சுமார் ஆறு மடங்கு. ஆனால் இது மிக அதிக உந்து ஆற்றலுடன் பெறப்பட்டது என்று ஆசிரியர்கள் வலியுறுத்துகின்றனர்; வாட்டின் வர்க்கத்துக்கு, இரண்டு மாற்றங்களும் ஒப்பிடத்தக்கவை; எனவே படிகம் அதிகத் திறன் வாய்ந்தது என்று காட்டப்படவில்லை.

ஒரே கட்டியிலிருந்து வெட்டப்பட்ட படிகங்கள் ஒன்றேபோல் நடந்துகொள்ளவில்லை. ஒன்று 30 °C அருகே சிறப்பாக வேலை செய்தது; இன்னொன்று, கற்றை எங்கே பட்டது என்பதைப் பொறுத்து, 45, 48 °C அருகே. ஒவ்வொரு துண்டுக்கும் தனிச் சீரமைப்பு தேவை.

முப்பத்து மூன்று மணி நேரம், சறுக்கலுக்கு எதிராக ஓர் உத்தி

ஒரு துணைக் கட்டுரையில் விவரிக்கப்பட்ட அணுக்கரு உறிஞ்சுதல் அளவீடுகளைக் குழு செய்தபோது, மூலம் 33.3 மணி நேரம் இயங்கியது. உந்து நிலையாக இருந்தபோதும், அதன் வெளியீடு விநாடிக்குச் சுமார் 5-இலிருந்து 8 மில்லியன் எண்ணிக்கைகளாக மெதுவாக உயர்ந்தது; அந்தச் சறுக்கலின் காரணம் இன்னும் தீர்க்கப்படவில்லை.

இத்தகைய சறுக்கல்களை வெல்ல, குழு சமிக்ஞையின் ஒவ்வொரு மில்லிவிநாடியையும் அதற்குச் சற்று முன்னும் பின்னுமான மில்லிவிநாடிகளுடன் ஒப்பிட்டது. தனியான மூன்று மணி நேர ஓட்டத்தில், இந்த உள்ளூர்க் குறிப்பீடு (local referencing), ஃபோட்டான் புள்ளியியல் அனுமதிக்கும் அளவுக்கு ஏறக்குறைய இரைச்சல் சராசரியால் குறைய உதவியது; 1,000 விநாடிகளுக்குப் பின் 3.5 × 10⁻⁵ பின்ன நிலைப்புத்தன்மையை எட்டியது. ஆசிரியர்கள் இதை, சராசரியாக்கலின் இணைப்பற்ற (offline) சோதனையாகவே முன்வைக்கின்றனர்; உறிஞ்சுதலுக்கான அளக்கப்பட்ட கண்டறிதல் வரம்பாக இன்னும் இல்லை.

இன்னும் ஒளிமிக்க மூலங்களை நோக்கி

மெல்லிய படிகத்தைச் சுற்றிய ஓர் ஆடிக் குழி, காகித அளவில், வெளியீட்டைச் சுமார் 3.4 மைக்ரோவாட்டுக்கு உயர்த்தலாம் — குறைந்த இழப்புகளையும் நிலையான இயக்கத்தையும் அனுமானிக்கும் ஒரு கணிப்பு. படிகத்தில் மாசூட்டல் (doping) செய்வது, அல்லது அதன் உள் கட்டமைப்பைக் கட்டுப்படுத்துவது பிற வழிகள். தற்போதைக்கு, தோரியம் அணுக்கருவின் மங்கலான உறிஞ்சுதலைக் கேட்க, நடைமுறைக்கு ஏற்ற, நீண்ட நேரம் இயங்கும் ஒரு மூலமே இந்த முடிவு.