चीन की थोरियम-229 न्यूक्लियर घड़ी ने टिकना शुरू किया, और यह विश्व में पहली बार है

बीजिंग के सिंघुआ विश्वविद्यालय के भौतिकविदों ने वह किया है जिसके पीछे क्वांटम मेट्रोलॉजी दशकों से लगी थी: उन्होंने अपने चारों ओर के इलेक्ट्रॉनों के बजाय एक परमाणु नाभिक से चलने वाली घड़ी चलाई। नेचर पत्रिका में ऑनलाइन प्रकाशित यह कार्य टीम द्वारा थोरियम-229 न्यूक्लियर घड़ी के पहले संचालन के रूप में वर्णित किया गया है, जिसे एक यूरोपीय समूह के साथ समानांतर रूप से हासिल किया गया।

हर घड़ी को एक दोहराने वाली टिक चाहिए। आज की सर्वोत्तम परमाणु घड़ियाँ स्ट्रोंटियम या यिटरबियम जैसे परमाणुओं में ऊर्जा स्तरों के बीच इलेक्ट्रॉनों को टिक कराने के लिए लेज़र का उपयोग करती हैं। सिंघुआ टीम ने इसके बजाय एक लेज़र को थोरियम-229 के नाभिक के भीतर एक संक्रमण से लॉक किया, जो एक समस्थानिक है जिसकी सबसे निचली उत्तेजित अवस्था असामान्य रूप से कम ऊर्जा पर स्थित है। यह विशेषता इसे उन शक्तिशाली एक्स-किरणों के बजाय प्रकाश से पहुंच योग्य बनाती है जिनकी ऐसे नाभिकीय संक्रमणों को आमतौर पर आवश्यकता होती है।

वहाँ तक पहुंचने के लिए, शोधकर्ताओं ने घर में ही 148-नैनोमीटर का सतत-तरंग निर्वात पराबैंगनी लेज़र बनाया और इसे थोरियम-229 से डोपित कैल्शियम फ्लोराइड क्रिस्टल के साथ जोड़ा, जिन्हें साझेदार समूहों के साथ विकसित किया गया था। क्रिस्टल पर लेज़र दागकर और उसकी आवृत्ति को नाभिकीय छलांग से मिलाकर, वे संक्रमण को समय संदर्भ के रूप में काम करने के लिए पर्याप्त स्थिर रख सके।

इतनी मेहनत क्यों? एक नाभिक अपने चारों ओर के इलेक्ट्रॉन बादल से हज़ारों गुना छोटा होता है, और भटके हुए विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों से कहीं अधिक विलगित होता है। यह परिरक्षण न्यूक्लियर घड़ियों को पर्यावरणीय शोर के प्रति कम संवेदनशील बना सकता है, जिससे संभवतः आज के सर्वोत्तम आवृत्ति मानकों में सुधार हो सकता है। चूंकि नाभिकीय संक्रमण गुरुत्वाकर्षण और प्रकृति के मूलभूत स्थिरांकों में संभावित बहाव पर भी अलग तरह से प्रतिक्रिया करता है, ऐसी घड़ियाँ यह परखने के उपकरण बन सकती हैं कि वे स्थिरांक वास्तव में स्थिर हैं या नहीं।

व्यावहारिक लाभ दूर हैं, लेकिन दिशा परिचित है। बेहतर समय-पालन उपग्रह नेविगेशन, दूरसंचार नेटवर्क और वित्तीय टाइमस्टैम्पिंग का आधार है, और यह डार्क मैटर तथा मानक मॉडल से परे के सिद्धांतों द्वारा भविष्यवाणी किए गए सूक्ष्म बदलावों की खोज को तेज़ करता है। एक न्यूक्लियर घड़ी परमाणु घड़ियों का प्रतिस्थापन उतना नहीं है जितना कि एक अलग तरह का पैमाना, जो उन बलों के प्रति संवेदनशील है जिन्हें इलेक्ट्रॉन-आधारित उपकरण अधिकतर अनदेखा करते हैं।

यह परिणाम भौतिकी के लिए एक मज़बूत वर्ष में आया है। 2026 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार आइसक्यूब के शिल्पकारों को गया, जो अंटार्कटिक बर्फ में दबा डिटेक्टर है और न्यूट्रिनो नामक लगभग द्रव्यमानहीन भूत कणों को पकड़ता है, और रसायन विज्ञान का पुरस्कार उन दो वैज्ञानिकों को सम्मानित किया जिन्होंने दिखाया कि आणविक हस्तता स्वयं को कैसे बढ़ा सकती है। सटीक मापन, कण खगोल विज्ञान और दर्पण-प्रतिबिंब अणुओं ने एक ही बात कही: अदृश्य को देखने वाले उपकरण अक्सर अप्रत्याशित का ताला खोलते हैं।

सिंघुआ के डिंग शिकियान और उनके सहयोगी ज़ोर देते हैं कि यह एक शुरुआत है, कोई तैयार उपकरण नहीं। एक एकल कार्यशील संक्रमण को अभी भी स्थिर किया जाना है, मौजूदा मानकों से तुलना की जानी है और इतने लंबे समय तक चलाया जाना है कि यह साबित हो सके कि यह प्रयोगशालाओं के पास पहले से मौजूद से बेहतर समय रखता है। लगभग उसी समय घोषित यूरोपीय परिणाम बताता है कि यह क्षेत्र अब अकेला प्रयास नहीं बल्कि वास्तविक दौड़ है।

वैश्विक पाठकों के लिए, महत्व सीधा है। एक परमाणु नाभिक के भीतर कंपन गिनने वाली घड़ी समय-पालन को इलेक्ट्रॉन कोश से पदार्थ के मूल तक ले जाती है, और यह पहली बार अंतरराष्ट्रीय साथियों के साथ काम कर रही एक चीनी प्रयोगशाला में हुआ। यदि यह तकनीक परिपक्व होती है, तो जिन सेकंडों पर हम सब निर्भर हैं, वे एक दिन उन परमाणुओं से कहीं अधिक छोटी और विचित्र किसी चीज़ से परिभाषित हो सकते हैं जिन्हें हम अब उपयोग करते हैं।