शोधकर्ताओं ने समुद्र पर आधारित पोर्टेबल ऑप्टिकल परमाणु घड़ियां विकसित कीं परमाणु घड़ियाँ ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (GPS) के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं, और इस क्षेत्र में हाल ही में सुधार हुए हैं। ये उपकरण न केवल नेविगेशन के लिए महत्वपूर्ण हैं, बल्कि इनका उपयोग सैन्य कार्रवाइयों और आपात स्थितियों में भी किया जाता है। अतीत में, ये समय-निर्धारण उपकरण बड़े होते थे और केवल प्रयोगशालाओं में ही उपयोग किए जाते थे। हाल ही में किए गए शोध में छोटे संस्करण बनाने पर काम किया गया है जिन्हें कहीं भी ले जाया जा सकता है।

परमाणु घड़ी का कार्य

परमाणु घड़ियाँ, जैसे कि आइसोटोप सीज़ियम-133 (Cs-133) का उपयोग करने वाली घड़ियाँ, Cs-133 परमाणुओं के दो ऊर्जा स्तरों के बीच परिवर्तन होने पर प्राप्त होने वाले माइक्रोवेव विकिरण को मापकर काम करती हैं। सेकंड को इस ऊर्जा की सटीक आवृत्ति द्वारा परिभाषित किया जाता है। इस प्रक्रिया के कारण, ये घड़ियाँ बहुत सटीक समय रख सकती हैं। उदाहरण के लिए, सीज़ियम परमाणु घड़ियाँ हर 1.4 मिलियन वर्ष में केवल एक सेकंड खोती हैं।

परमाणु घड़ियों का महत्व

GPS बैकबोन: परमाणु घड़ियाँ ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (GPS) के लिए महत्वपूर्ण हैं, नेविगेशन, आपातकालीन प्रतिक्रिया और सैन्य अभियानों के लिए आवश्यक हैं। पारंपरिक परमाणु घड़ियाँ, जैसे कि सीज़ियम (Cs-133) का उपयोग करने वाली, अद्वितीय सटीकता प्रदान करती हैं, 1.4 मिलियन वर्षों में केवल एक सेकंड खोती या प्राप्त करती हैं।

परमाणु घड़ियों के प्रकार

सीज़ियम परमाणु बीम: उच्च सटीकता और अच्छी दीर्घकालिक स्थिरता के लिए जाना जाता है।
हाइड्रोजन मेसर: कुछ घंटों तक की अवधि के लिए सबसे अच्छी स्थिरता।
रूबिडियम गैस सेल: परमाणु घड़ी का आम तौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला प्रकार।

ऑप्टिकल परमाणु घड़ियाँ कैसे भिन्न होती हैं?

ऑप्टिकल परमाणु घड़ियाँ सटीकता के मामले में एक बहुत बड़ा कदम हैं। इन घड़ियों में माइक्रोवेव के बजाय लेज़र द्वारा परमाणु परिवर्तन सेट किए जाते हैं। आमतौर पर, स्ट्रोंटियम या यटरबियम का उपयोग किया जाता है। चूँकि ऑप्टिकल संक्रमण अधिक बार होते हैं, इसलिए ये घड़ियाँ प्रति सेकंड अधिक चक्रों की गणना कर सकती हैं। इससे वे समय को अधिक सटीक रूप से माप सकते हैं और अधिक सटीकता के लिए छोटी लाइन चौड़ाई प्राप्त कर सकते हैं।

पोर्टेबल ऑप्टिकल परमाणु घड़ी का निर्माण

नेचर जर्नल में एक नए अध्ययन में इस बात पर गहराई से चर्चा की गई है कि कैसे नई तकनीकों ने पोर्टेबल ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों के निर्माण को जन्म दिया है। इन नई घड़ियों में आणविक आयोडीन का उपयोग किया जाता है, जो जहाजों पर लगाने के लिए काफी छोटी होती हैं और इनमें स्पेक्ट्रोमीटर और लेजर सिस्टम जैसे छोटे हिस्से होते हैं। भले ही वे कम सटीक हों क्योंकि वे छोटी होती हैं और उन्हें ले जाना आसान होता है, फिर भी ये समुद्री ऑप्टिकल घड़ियाँ नावों पर समय रखने के लिए अन्य विकल्पों की तुलना में बहुत अधिक सटीक होती हैं।

ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों में प्रगति

उच्च परिशुद्धता: ऑप्टिकल आवृत्तियों पर काम करने वाली ऑप्टिकल परमाणु घड़ियाँ और भी अधिक सटीक होती हैं, जिसमें लेज़र और सुसंगत प्रकाश द्वारा स्थिरता बढ़ाई जाती है।
छोटे वेतन वृद्धि: उच्च परिचालन आवृत्तियाँ इन घड़ियों को छोटे समय वेतन वृद्धि को अधिक सटीकता से मापने की अनुमति देती हैं।
संकीर्ण लाइनविड्थ: ऑप्टिकल संक्रमणों की संकीर्ण लाइनविड्थ सटीक आवृत्ति ट्यूनिंग को सक्षम करती है, जिससे सटीकता और बढ़ जाती है।

प्रदर्शन और परीक्षण

प्रयोगशाला परीक्षण: यू.एस. नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ़ स्टैंडर्ड्स एंड टेक्नोलॉजी (NIST) में प्रारंभिक परीक्षणों ने पारंपरिक हाइड्रोजन मेसर और रूबिडियम परमाणु घड़ियों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन का प्रदर्शन किया।
समुद्री परीक्षण: पर्ल हार्बर, हवाई में एक नाव पर घड़ी का परीक्षण किया गया, जिसमें गति, तापमान में उतार-चढ़ाव और आर्द्रता में परिवर्तन जैसी पर्यावरणीय चुनौतियों के बावजूद स्थिरता बनाए रखी गई।