थोरियम की पहली कार्यशील नाभिकीय घड़ियां परमाणु नाभिकों को समयमापक बनाती हैं

एक नाभिकीय समयमापक एक दिन से अधिक समय तक चलता है

वियना में एक प्रोटोटाइप ने बिना किसी हस्तक्षेप के 24 घंटे से अधिक समय तक अपने लेज़र को थोरियम नाभिकों के साथ समकालिक रखा है। वहीं, बीजिंग की एक स्वतंत्र टीम ने अधिक शक्तिशाली पराबैंगनी लेज़र और अपने एक क्रिस्टल को बनाने के लिए केवल 1.4 माइक्रोग्राम थोरियम 229 का इस्तेमाल करते हुए ऐसी ही घड़ी का प्रदर्शन किया है। 7 अक्टूबर, 2026 को Nature में प्रकाशित इन दोनों नतीजों ने नाभिकीय घड़ियों को एक आशाजनक परमाणु नाभिक के मापन से आगे बढ़ाकर ऐसे उपकरणों तक पहुंचा दिया है जो अपनी टिक-टिक को स्वयं नियंत्रित कर सकते हैं।

जर्मनी, ऑस्ट्रिया और चेकिया के शोधकर्ताओं वाली यूरोपीय टीम ने, जिसका नेतृत्व TU Wien के थॉर्स्टन शुम और जर्मनी के राष्ट्रीय मापन-विज्ञान संस्थान PTB के एकहार्ड पाइक ने किया, एक दिन तक औसत लेने के बाद आवृत्ति अस्थिरता को एक क्वाड्रिलियन में लगभग एक हिस्से तक पहुंचाया। शिच्यान डिंग के नेतृत्व वाली चीनी टीम ने अस्थिरता का इससे छोटा गुणांक बताया, जो प्रकाशित औसत-संबंध के तहत लगभग छह गुना बेहतर स्थिरता दर्शाता है।

इनमें से किसी भी प्रोटोटाइप ने सर्वश्रेष्ठ ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों को पीछे नहीं छोड़ा है। इसकी जगह, बड़ी उपलब्धि यह है कि अब एक नाभिकीय संक्रमण काम कर रही घड़ी को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक फीडबैक देता है। वियना की टीम इस क्षमता का इस्तेमाल अति-हल्के डार्क मैटर की खोज में कर चुकी है। कोई संकेत नहीं मिला, लेकिन कुछ प्रस्तावित अंतःक्रियाओं पर सीमाएं तय हुई हैं।

अपनी नाभिकीय घड़ी की घोषणा में TU Wien ऐसी प्रणाली का वर्णन करता है जो थोरियम नाभिकों की प्रतिक्रिया बदलने पर लेज़र की आवृत्ति को अपने आप ठीक कर देती है। विश्वविद्यालय के परमाणु और उपपरमाणु भौतिकी संस्थान के प्रोफेसर शुम इस मूल लक्ष्य को समझाते हैं:

आप वास्तव में एक स्व-स्थिर नाभिकीय घड़ी चाहते हैं।

यही अंतर इन प्रदर्शनों को उन पहले के प्रयोगों से अलग करता है जिनमें थोरियम नाभिकों को उत्तेजित किया गया था या उनके संक्रमण की आवृत्ति मापी गई थी, लेकिन प्रकाश को स्थिर रखने के लिए बाहरी घड़ी पर निर्भरता थी।

थोरियम 229 को खास क्या बनाता है?

ऑप्टिकल परमाणु घड़ी अपनी आवृत्ति के संदर्भ के रूप में इलेक्ट्रॉन के ऊर्जा स्तरों के बीच के संक्रमण का उपयोग करती है। नाभिकीय घड़ी उस संदर्भ को नाभिक में ले जाती है, जहां प्रोटॉन और न्यूट्रॉन अलग-अलग क्वांटम अवस्थाओं में हो सकते हैं। दोनों ही मामलों में प्रकाश के नियमित दोलन टिक-टिक देते हैं, जबकि चुना हुआ संक्रमण लेज़र को सही आवृत्ति पर बनाए रखता है।

अधिकांश नाभिकीय संक्रमणों के लिए पारंपरिक लेज़र से कहीं अधिक ऊर्जा चाहिए। थोरियम 229 एकमात्र ज्ञात नाभिक है जिसका संक्रमण मौजूदा लेज़र तकनीक से सीधे हासिल किया जा सकता है। इसकी असामान्य रूप से कम ऊर्जा वाली उत्तेजित अवस्था, जिसे आइसोमर कहते हैं, मूल अवस्था से लगभग 8.4 इलेक्ट्रॉन वोल्ट ऊपर है। यह ऊर्जा करीब 148 नैनोमीटर तरंगदैर्ध्य वाले पराबैंगनी प्रकाश के अनुरूप है।

यह प्रकाश निर्वात पराबैंगनी क्षेत्र में आता है, जिसे बनाना और संभालना कठिन है। इस तरंगदैर्ध्य पर पर्याप्त स्थिर और संकीर्ण आवृत्ति-परास वाला लेज़र बनाना दोनों टीमों के सामने प्रमुख इंजीनियरिंग चुनौतियों में से एक था।

नाभिकीय का मतलब यह नहीं कि घड़ी रिएक्टर, विखंडन या संलयन से चलती है। थोरियम 229 रेडियोधर्मी है, लेकिन उसका क्षय घड़ी की टिक-टिक का तंत्र नहीं है। घड़ी उसके नाभिक के भीतर के संक्रमण की जांच के लिए लेज़र प्रकाश का इस्तेमाल करती है।

नाभिक परमाणुओं से दस हजार गुना से भी अधिक छोटे होते हैं और आसपास के इलेक्ट्रॉन उन्हें आंशिक रूप से ढकते हैं। वे आम तौर पर बाहरी विद्युत और चुंबकीय विक्षोभों से कम प्रभावित होते हैं, जिससे अधिक स्थिर आवृत्ति संदर्भों का रास्ता खुलता है। मौजूदा प्रयोग यह भी दिखाते हैं कि नाभिकों को क्रिस्टल में जड़ने से पर्यावरण के हर प्रभाव से छुटकारा नहीं मिलता।

क्रिस्टल लेज़र को कैसे ठीक करता है

दोनों टीमों ने थोरियम 229 को कैल्शियम फ्लोराइड के क्रिस्टलों में जड़कर उन पर करीब 148.4 नैनोमीटर के निरंतर लेज़र प्रकाश से रोशनी डाली। जब प्रकाश चुने हुए नाभिकीय संक्रमण से मेल खाता है, तो नाभिक उसे सोख लेते हैं। एक डिटेक्टर पारगमित प्रकाश को मापता है, जिससे शोधकर्ता पता लगा सकते हैं कि लेज़र अनुनाद से कितना भटका है।

इसके बाद एक इलेक्ट्रॉनिक फीडबैक लूप लेज़र की आवृत्ति बदलकर उसे वापस सही जगह लाता है। अब नाभिक केवल मापी जा रही वस्तु नहीं है। उसकी प्रतिक्रिया घड़ी का संकेत देने वाले दोलक को नियंत्रित करती है।

यूरोपीय टीम का वियना घड़ी पर शोधपत्र, जिसके प्रमुख लेखक लुका टोस्कानी दे कोल हैं, कमरे के तापमान पर चलने वाले और कुछ मिलीमीटर चौड़े क्रिस्टल में अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी पर आधारित तेज फीडबैक का वर्णन करता है। एक अलग ऑप्टिकल कैविटी छोटे समय-अंतरालों में स्थिरता देती है, जबकि नाभिकीय संक्रमण लंबे समय में होने वाले विचलन को ठीक करता है।

अवशोषण अहम है, क्योंकि उत्तेजित नाभिकों से प्रकाश निकलने की प्रतीक्षा धीमी हो सकती है। वियना का शोधपत्र बताता है कि अवशोषण से फ्लोरेसेंस पहचान की तुलना में प्रति सेकंड करीब एक हजार गुना अधिक सिग्नल फोटॉन मिलते हैं। इससे उत्तेजित अवस्था के जीवनकाल से छोटे समय-अंतरालों में सुधार संभव होता है और संक्रमण में बदलाव की तेज खोज की जा सकती है।

दो प्रयोगशालाएं, इंजीनियरिंग के अलग तरीके

यूरोपीय टीम में जर्मनी, ऑस्ट्रिया और चेकिया के शोधकर्ता शामिल हैं। बीजिंग की टीम में शिंघुआ विश्वविद्यालय, बीजिंग एकेडमी ऑफ क्वांटम इन्फॉर्मेशन साइंसेज और चीन भर के सहयोगी शामिल हैं। चीनी अध्ययन के लेखक-क्रम में बेइछेन हुआंग पहले स्थान पर हैं।

वियना में अधिक थोरियम सांद्रता वाला क्रिस्टल इस्तेमाल किया गया, जबकि बीजिंग ने समस्थानिकों की सीमित उपलब्धता की भरपाई कहीं अधिक लेज़र शक्ति से की। दोनों तरीके एक ही समस्या का हल खोजते हैं: इतना उपयोगी अवशोषण संकेत पाना कि पता चल सके लेज़र नाभिकीय अनुनाद से कितना दूर है।

चीनी टीम का शिंघुआ घड़ी पर शोधपत्र कैडमियम वाष्प में लेज़र क्षेत्रों को मिलाने की प्रक्रिया से 10 माइक्रोवाट पराबैंगनी प्रकाश पैदा करने वाले स्रोत का वर्णन करता है। करीब 5 माइक्रोवाट क्रिस्टल की सामने वाली सतह तक पहुंचा। यूरोपीय उपकरण में स्ट्रॉन्शियम टेट्राबोरेट क्रिस्टल से जुड़ी एक अलग गैर-रेखीय रूपांतरण विधि का इस्तेमाल हुआ।

बीजिंग की बेहतर कैल्शियम फ्लोराइड क्रिस्टल को केवल 1.4 माइक्रोग्राम थोरियम 229 वाले घोल से उगाया गया। इसकी गतिविधि 10 किलोबेकरेल थी। यह गतिविधि रेडियोधर्मी क्षयों को मापती है, घड़ी की टिक-टिक को नहीं। शोधपत्र में समस्थानिकों की कमी को क्रिस्टल उगाने की प्रक्रिया बेहतर करने के लिए बार-बार कोशिश करने की बहुत कम गुंजाइश का कारण बताया गया है।

शिंघुआ विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी शिच्यान डिंग कहते हैं कि स्वतंत्र रूप से हुए इन प्रदर्शनों से भरोसा बढ़ता है कि घड़ी की अवधारणा अलग-अलग तकनीकी डिजाइनों में काम करती है:

स्वतंत्र रूप से काम किया और अलग-अलग प्रयोगात्मक तरीकों का इस्तेमाल करते हुए एक ही समय पर चलने वाली थोरियम-229 नाभिकीय घड़ियां हासिल कीं। मुझे लगता है कि यह बहुत उत्साहजनक है, क्योंकि इससे पता चलता है कि अवधारणा मजबूत है और किसी एक खास तकनीकी कार्यान्वयन पर निर्भर नहीं करती।

दोनों समूह अपने सिस्टम को बेहतर बनाने और दोनों तरीकों से मिली सीख को साथ जोड़ने की योजना बना रहे हैं। अधिक नाभिक और इस्तेमाल योग्य पराबैंगनी प्रकाश मिलकर किसी एक लाभ से अधिक मजबूत संकेत दे सकते हैं।

प्रोटोटाइप कितने सटीक हैं?

वियना का शोधपत्र बताता है कि भिन्नात्मक आवृत्ति अस्थिरता 3 × 10^-12 को सेकंड में औसत समय के वर्गमूल से भाग देने के बराबर है। चीनी शोधपत्र इसी प्रकार की माप में 5 × 10^-13 बताता है। इन गुणांकों को भाग देने पर छह आता है, जो दोनों घड़ियों की तुलना का आधार है।

आवृत्ति अस्थिरता बताती है कि मापन के दौरान घड़ी की चाल कितनी बदलती है। औसत लेने से यादृच्छिक उतार-चढ़ाव कम हो सकते हैं। सटीकता एक अलग सवाल पूछती है: पक्षपातों का हिसाब लगाने के बाद मापी गई आवृत्ति सही मान से कितनी मेल खाती है। पुनरावृत्तता पूछती है कि क्या दूसरी बार मापन करने पर, या दूसरा क्रिस्टल इस्तेमाल करने पर, वही नतीजा मिलता है।

स्पेनिश मेट्रोलॉजी सेंटर के मैकेनिकल मैग्निट्यूड्स एंड इंजीनियरिंग डिविजन की निदेशक डोलोरेस देल काम्पो माल्दोनादो के मुताबिक, छोटी अवधि में चीनी घड़ी की बेहतर स्थिरता और ऑस्ट्रियाई प्रयोग में इटर्बियम घड़ी से तुलना, दोनों की अलग-अलग खूबियां हैं। इनमें से कोई भी नतीजा हर माप में सर्वश्रेष्ठ परमाणु घड़ियों पर श्रेष्ठता साबित नहीं करता।

रिपोर्टों में संचित समय-त्रुटि के रूपांतरण अलग-अलग हैं। TU Wien वियना प्रोटोटाइप के लिए 3 करोड़ वर्षों में लगभग एक सेकंड बताता है, जो करीब 10^-15 की सटीकता पर आधारित है। एक अन्य विवरण यूरोपीय घड़ी के लिए 30 लाख वर्षों में लगभग एक सेकंड और चीनी उपकरण के लिए 1.9 करोड़ वर्षों में एक सेकंड बताता है। चीनी नतीजे के एक पहले के विवरण में एक दिन के बाद इसकी अस्थिरता 10 खरब में करीब एक हिस्सा बताई गई थी, जबकि अंतिम शोधपत्र मापे गए अंतराल में औसत लेने पर 10^-15 स्तर तक पहुंचने की बात कहता है।

इन आंकड़ों को पूर्ण सटीकता की परस्पर बदल सकने वाली गारंटी नहीं मानना चाहिए। सबसे विश्वसनीय तुलना प्रकाशित अस्थिरता मापों और उनकी औसत अवधि पर आधारित होती है। मौजूदा ऑप्टिकल परमाणु घड़ियां अब भी आगे हैं। उनका दर्ज प्रदर्शन अरबों वर्षों में एक सेकंड के बराबर है, जिसमें इटर्बियम का एक उदाहरण 2.3 अरब वर्ष का है।

क्रिस्टल अब भी नतीजे को प्रभावित करता है

वियना के अध्ययन में पाया गया कि अलग-अलग दिनों में किए गए माप करीब 5 × 10^-13 तक ही दोहराए जा सकते थे, जो लगातार चलाए गए प्रयोग में हासिल अस्थिरता से खराब था। हर प्रयोग से पहले लेज़र को फिर से संरेखित करना पड़ता था, जिससे वह क्रिस्टल के थोड़े अलग हिस्सों से गुजरता था।

अलग-अलग जगहों पर किए गए मापों में संक्रमण की केंद्र आवृत्ति में 1.7 किलोहर्ट्ज तक का बदलाव दिखा। शोधकर्ताओं को असमान क्रिस्टल संरचना से पैदा हुए स्थानीय तनाव का संदेह है। एक ही जगह पर माप दोहराने से परिणाम फिर से प्राप्त हुआ, जिससे सामग्री में लेज़र के रास्ते को नियंत्रित करने की जरूरत का समर्थन मिला।

बीजिंग की टीम ने अलग-अलग तैयार किए गए दो क्रिस्टलों की जांच की। उनकी मापी गई संक्रमण आवृत्तियों में करीब 560 हर्ट्ज का अंतर था, जो 2.8 × 10^-13 का भिन्नात्मक अंतर है; इसकी अनिश्चितता 0.6 × 10^-13 थी। दोनों नतीजे अमेरिका के JILA में कैल्शियम फ्लोराइड के अन्य क्रिस्टलों पर पहले किए गए मापों के साथ, संयुक्त अनिश्चितताओं की सीमा के भीतर, मेल खाते थे।

चीनी उपकरण में तापमान के उतार-चढ़ाव को नियंत्रित किया गया और चुंबकीय परिरक्षण का इस्तेमाल हुआ। इसके बेहतर क्रिस्टल ने 7% पराबैंगनी प्रकाश पार किया, जबकि पुराने क्रिस्टल में यह करीब 1% था। डिटेक्टर में बदलाव और अधिक मजबूत अवशोषण संकेत के साथ, इन सुधारों ने मापन का शोर काफी घटाया।

जापान के राष्ट्रीय मेट्रोलॉजी संस्थान के अकीओ कावासाकी बाहरी विद्युत क्षेत्रों को घड़ी की अनिश्चितता का एक बड़ा स्रोत मानते हैं। नाभिकीय संक्रमण ऐसे विक्षोभों से सुरक्षा देते हैं, लेकिन प्रोटोटाइप के नतीजे दिखाते हैं कि सामग्री की गुणवत्ता, तापमान नियंत्रण और आवृत्ति में बदलावों का सावधानीपूर्वक आकलन अब भी जरूरी है।

डार्क मैटर की खोज, लेकिन कोई पहचान नहीं

वियना की टीम ने स्थिर ऑप्टिकल फाइबर कनेक्शन का उपयोग करते हुए अपनी नाभिकीय घड़ी की तुलना ऑस्ट्रिया के संघीय मापन एवं सर्वेक्षण कार्यालय की इटर्बियम आयन घड़ी से की। प्रयोग में करीब 23 घंटों तक उनकी आवृत्ति-अनुपात में आवधिक बदलावों और धीमे विचलनों की खोज की गई। इसमें 20 सेकंड से करीब एक दिन तक की समय-अवधियों की जांच हुई।

कुछ सिद्धांत अनुमान लगाते हैं कि अति-हल्का डार्क मैटर मूलभूत स्थिरांकों में छोटे दोलन पैदा कर सकता है। नाभिकीय और इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण अलग-अलग ढंग से प्रतिक्रिया देंगे, इसलिए दोनों घड़ियों की तुलना एक उपयोगी जांच बन जाती है। कोई सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण आवधिक संकेत नहीं मिला और मापा गया धीमा विचलन शून्य के अनुरूप था।

संकेत न मिलने से टीम फोटॉन, प्रबल नाभिकीय बल और क्वार्क द्रव्यमानों के साथ संभावित अंतःक्रियाओं पर सीमाएं तय कर सकी। फोटॉन से जुड़ी सीमाएं प्रमुख तुलनीय परमाणु घड़ियों से मिली सीमाओं के बराबर हैं। कुछ प्रबल बल और क्वार्क अंतःक्रियाओं के लिए शोधपत्र में पहले के परमाणु घड़ी प्रयोगों की तुलना में जांचे गए मापदंडों के दायरे में 10 से 1,000 गुना अधिक गहराई तक पहुंचने वाली संवेदनशीलता बताई गई है।

थोरियम का लाभ उसकी असामान्य ऊर्जा-संतुलन से आता है। विद्युतचुंबकीय और नाभिकीय योगदान बहुत बड़े हैं, लेकिन लगभग एक-दूसरे को निरस्त कर देते हैं, जिससे केवल 8.4 इलेक्ट्रॉन वोल्ट का छोटा संक्रमण बचता है। इसलिए इन योगदानों में थोड़ा-सा बदलाव भी घड़ी की आवृत्ति में अपेक्षाकृत बड़ा परिवर्तन पैदा कर सकता है।

हीडलबर्ग के मैक्स प्लांक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर फिजिक्स के शोधकर्ता जोस आर. क्रेस्पो लोपेज़-उरूतिया का अनुमान है कि कुछ काल्पनिक डार्क मैटर प्रभावों के प्रति संवेदनशीलता सर्वश्रेष्ठ ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों से करीब 10,000 गुना अधिक हो सकती है। यह चुनिंदा प्रभावों के प्रति संभावित प्रतिक्रिया का वर्णन है, समयमापन में सार्वभौमिक सुधार या डार्क मैटर की पहचान का नहीं। उन्होंने कुछ लेखक समूहों के साथ पहले सहयोग की जानकारी दी, लेकिन इन अध्ययनों में उनकी सीधी भागीदारी नहीं थी।

वियना का शोधपत्र यह भी आगाह करता है कि संवेदनशीलता के सटीक गुणांकों की गणना अभी नहीं की जा सकती, क्योंकि नाभिकीय मापदंडों में से कुछ अब भी अज्ञात हैं। इसके नतीजे खास मॉडलों और अंतःक्रियाओं पर सीमाएं लगाते हैं, डार्क मैटर के हर संभावित रूप पर नहीं।

कार्यशील घड़ियों तक पहुंचने के पड़ाव

नए नतीजों से पहले उत्तेजित अवस्था के अस्तित्व को स्थापित करने, उसकी ऊर्जा का पता लगाने और उपयुक्त लेज़र विकसित करने में कई साल लगे। शुम कहते हैं कि उनकी टीम 2008 से नाभिकीय घड़ी बनाने की दिशा में काम कर रही है। पाइक और क्रिश्चियन टाम ने 2003 में थोरियम घड़ी का तरीका प्रस्तावित किया था।

• 2016: वियना के शोधपत्र में दिए ऐतिहासिक विवरण के अनुसार, शोधकर्ताओं ने क्षय प्रक्रिया के माध्यम से थोरियम आइसोमर का अस्तित्व प्रदर्शित किया।
• 12 सितंबर, 2019: TU Wien ने संक्रमण की जानकारी को बेहतर बनाने वाले दो प्रयोगों का वर्णन किया। उस समय कार्यशील घड़ी मौजूद नहीं थी।
• अप्रैल 2024: TU Wien और PTB के सहयोग ने लेज़र प्रकाश से थोरियम नाभिकीय संक्रमण को सीधे सक्रिय किया।
• शरद 2024: शोधकर्ताओं ने थोरियम उत्तेजन उपकरण को पारंपरिक ऑप्टिकल परमाणु घड़ी से जोड़ा।
• 2025: निरंतर पराबैंगनी लेज़र स्रोतों और अवशोषण मापों से संक्रमण की लगातार जांच संभव हुई।
• 7 अक्टूबर, 2026: Nature के दो अध्ययनों ने फीडबैक वाली कार्यशील नाभिकीय घड़ियों की जानकारी दी।

TU Wien की 2019 के पड़ावों की घोषणा में यूरेनियम 233 के क्षय से पैदा हुए थोरियम आयनों का अप्रत्यक्ष मापन विस्तार से बताया गया है। करीब 2% आयन उत्तेजित अवस्था में थे। आयनों को ग्राफीन से गुजारने पर वे उदासीन हो गए और बाद में निकले इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा से नाभिकीय अवस्था की ऊर्जा तय करने में मदद मिली।

जापान में एक अलग प्रयोग में तीव्र सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे से काफी ऊंची नाभिकीय अवस्था को भरा गया, जो बाद में मुख्य रूप से वांछित आइसोमर में क्षय हुई। ये संक्रमण का पता लगाने और उसे मापने की दिशा में कदम थे, कार्यशील घड़ी के प्रदर्शन नहीं।

क्वांटए के एक अकादमिक अवलोकन में शुम के समूह को संक्रमण ऊर्जा 12 दशमलव स्थानों तक तय करने और उच्च हार्मोनिक जनरेशन के माध्यम से पराबैंगनी उत्तेजन विकसित करने का श्रेय दिया गया है। इसमें प्रोटोटाइप निर्माण को क्वांटए क्लस्टर ऑफ एक्सीलेंस और ERC सिनर्जी प्रोजेक्ट के तहत इंजीनियरिंग चरण बताया गया है। नए फीडबैक प्रदर्शन उस पहले के चरण से आगे बढ़ते हैं।

व्यावहारिक इस्तेमाल से पहले क्या सुधारना होगा?

तत्काल प्राथमिकताओं में अधिक शक्तिशाली और स्थिर लेज़र, बेहतर डिटेक्टर और अधिक शुद्ध व एकसमान क्रिस्टल शामिल हैं। वियना को अलग-अलग प्रयोगों के बीच पुनरुत्पादकता बेहतर करनी होगी। बीजिंग बेहतर होस्ट सामग्री और संभावित थोरियम आयन घड़ी की पड़ताल कर रहा है। आयन घड़ी नाभिकों को अधिक अच्छी तरह अलग रखेगी, लेकिन उसे बनाना तकनीकी रूप से कठिन होगा।

रिपोर्टों में अनुनाद की चौड़ाई के आंकड़े भी अलग-अलग हैं। पाइक 30 किलोहर्ट्ज की मापी गई चौड़ाई बताते हैं, जबकि वियना का शोधपत्र घड़ी के प्रदर्शन के विश्लेषण में करीब 100 किलोहर्ट्ज का आंकड़ा इस्तेमाल करता है। बेहतर क्रिस्टल में चुने गए संक्रमण के लिए चीनी शोधपत्र 27 किलोहर्ट्ज बताता है। इन मापों को एक ही चौड़ाई के रूप में नहीं समेटना चाहिए। ये सभी अपेक्षित प्राकृतिक नाभिकीय अनुनाद से कहीं अधिक चौड़े हैं, जिससे सुधार की गुंजाइश दिखती है।

संभावित इस्तेमालों में उपग्रह नौवहन, दूरसंचार, समकालिक डेटा हस्तांतरण और सर्वेक्षण शामिल हैं। TU Wien का 2024 का अनुप्रयोग-विवरण यह भी बताता है कि घड़ी की चाल पर गुरुत्वाकर्षण के असर के जरिए पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को मापा जा सकता है। इसके संभावित इस्तेमाल खनिजों की खोज और प्लेट विवर्तनिकी के अध्ययन में हो सकते हैं। भूकंप की भविष्यवाणी का उल्लेख संभावित अनुप्रयोग के रूप में है, प्रदर्शित क्षमता के रूप में नहीं।

स्पेनिश मेट्रोलॉजी सेंटर के भौतिक विज्ञानी डैनियल दे मर्कादो बताते हैं कि संक्रमणों का सटीक मापन यह जांच सकता है कि देखे गए मान सैद्धांतिक अनुमानों से अलग हैं या नहीं। ऐसे अंतर अज्ञात अंतःक्रियाओं की ओर इशारा कर सकते हैं। मौजूदा प्रोटोटाइप के लिए यह शोध-भूमिका रोजमर्रा के ढांचे में घड़ियों की जगह लेने से अधिक तात्कालिक है।

देल काम्पो 10^-19 से बेहतर सटीकता को भविष्य का संभावित लाभ मानती हैं, लेकिन उन्हें संदेह है कि 2030 में सेकंड की संभावित नई परिभाषा को प्रभावित करने के लिए नाभिकीय घड़ियां तब तक तैयार होंगी। इन प्रदर्शनों के साथ तैनाती की कोई पुष्ट समय-सीमा या मौजूदा समय मानकों को बदलने का कार्यक्रम नहीं जुड़ा है। अगला काम यह साबित करना है कि बेहतर उपकरण कम अस्थिरता, पुनरुत्पादक आवृत्तियों और अच्छी तरह समझी गई सटीकता को एक साथ हासिल कर सकते हैं।

मुख्य बातें

• यूरोप और चीन की स्वतंत्र टीमों ने 7 अक्टूबर, 2026 को Nature में कार्यशील थोरियम नाभिकीय घड़ियों की जानकारी दी।
• दोनों घड़ियां लेज़र आवृत्तियों को ठीक करने के लिए थोरियम युक्त कैल्शियम फ्लोराइड क्रिस्टलों में पराबैंगनी अवशोषण का इस्तेमाल करती हैं।
• वियना का प्रोटोटाइप बिना हस्तक्षेप के 24 घंटे से अधिक चला।
• चीनी घड़ी का प्रकाशित अस्थिरता गुणांक यूरोपीय घड़ी से छह गुना छोटा है।
• इनमें से किसी भी प्रोटोटाइप ने अब तक सर्वश्रेष्ठ ऑप्टिकल परमाणु घड़ियों को पीछे नहीं छोड़ा है।
• वियना की डार्क मैटर खोज में कोई संकेत नहीं मिला, लेकिन कुछ सैद्धांतिक अंतःक्रियाओं पर सीमाएं तय हुईं।
• व्यावहारिक इस्तेमाल से पहले क्रिस्टल की एकरूपता, लेज़र शक्ति और पुनरुत्पादकता प्रमुख चुनौतियां बनी हुई हैं।