முதல் அணுக்கடிகாரம் அணுக் காலக்கணக்கில் உண்மையான முன்னேற்றத்தை குறிக்கிறது

அணுக் காலக்கணக்கு கோட்பாட்டிலிருந்து வன்பொருளுக்குச் செல்கிறது

கொடுக்கப்பட்ட ஆதார உரையின் படி, விஞ்ஞானிகள் முதல் செயல்படும் அணுக்கடிகாரத்தை உருவாக்கியுள்ளனர்; இதன் மூலம் இயற்பியலாளர்கள் இருபது ஆண்டுகளுக்கும் மேலாகத் தொடர்ந்து வந்த ஒரு இலக்கு நிறைவேறியுள்ளது. இந்த கருவி நேரத்தை அளவிட அணுக்கருக்களின் அதிர்வுகளை, எலக்ட்ரான் மாற்றங்களுக்குப் பதிலாக, பயன்படுத்துகிறது; இந்த மாற்றம் இறுதியில் இன்றைய சிறந்த அணு அமைப்புகளைக் காட்டிலும் கூடுதல் துல்லியமான கடிகாரங்களை உருவாக்கக்கூடும்.

இதனால் இது ஒரு ஊகக் கருத்தல்ல, மாறாக உண்மையான ஒரு மைல் கல். அணுக்கடிகாரங்கள் ஏற்கனவே நவீன வாழ்க்கையின் மிக முக்கியமான அளவீட்டு மற்றும் வழிசெலுத்தல் அமைப்புகளின் பின்னணியில் உள்ளன, மேலும் அடிப்படை இயற்பியலுக்கான துல்லிய கருவிகளாகவும் செயல்படுகின்றன. செயல்படும் அணுக்கடிகாரம் இன்னும் நிலையான ஒரு குறிப்பை சுட்டிக்காட்டுவதன் மூலம் இரு முனைகளிலும் சாத்தியங்களின் உச்சவரம்பை உயர்த்துகிறது.

இந்த வேலை 15 முதல் 20 ஆண்டுகளாக நடைபெற்ற ஆராய்ச்சியின் முடிவாகும் என்று ஆதார உரை கூறுகிறது. அந்த காலஅளவு, துல்லிய அளவீட்டிலான முன்னேற்றங்கள் பெரும்பாலும் திடீர் தாவல்கள் அல்ல, மாறாக மெதுவாகச் சேரும் பொறியியல் சாதனைகள் என்பதை நினைவூட்டுகிறது.

எதனால் அணுக்கருக்கள் எலக்ட்ரான்களை மிஞ்சக்கூடும்

பாரம்பரிய அணுக்கடிகாரங்கள் அணுக்கருவைச் சுற்றியுள்ள ஆற்றல் நிலைகளுக்கு இடையே நகரும் எலக்ட்ரான்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. அந்த மாற்றத்தைத் தூண்டும் துல்லியமான அதிர்வெண்ணுக்கு ஒரு லேசர் அமைக்கப்படுகிறது; இதில் உள்ள ஒளி அலைகளை எண்ணுவதன் மூலம், விஞ்ஞானிகள் அபார துல்லியத்துடன் நேரத்தைப் பராமரிக்க முடிகிறது. தற்போதைய சிறந்த அணுக்கடிகாரங்கள் அத்தனை துல்லியமானவை; அவை பில்லியன் ஆண்டுகளில் சில விநாடிகளையே இழக்கும்.

அணுக்கடிகாரங்களும் கூர்மையாக வரையறுக்கப்பட்ட ஆற்றல் மாற்றங்களைப் பயன்படுத்தும் அதே அடிப்படை கொள்கையையே பின்பற்றுகின்றன; ஆனால் இங்கே அதிர்வும் அணுக்கருவிலிருந்தே வருகிறது. கொடுக்கப்பட்ட ஆதார உரையின் படி, அணுக்கருக்களுக்கு மிகவும் உயர்ந்த ஆற்றல்கள் உள்ளன, மேலும் அதிக துல்லியமான தூண்டுதல் தேவைப்படுகிறது; அதனால்தான் கோட்பாட்டில் அவை இன்னும் அதிக துல்லியத்தையும் நிலைத்தன்மையையும் வழங்கும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

அந்த கூடுதல் துல்லியம் கோட்பாட்டு ஆடம்பரம் அல்ல. சிறந்த கடிகாரங்கள் இயற்பியல் விதிகளுக்கான சோதனைகளை மேம்படுத்தலாம், புவியளவியல் மற்றும் அளவீட்டு அறிவியலை கூர்மையாக்கலாம், மேலும் பலவீனமான காலக்கணக்குத் தரநிலைகள் கவனிக்க முடியாத நுண்ணிய விளைவுகளை வெளிப்படுத்தக்கூடும். ஆதார உரையில், ஒரு நீண்டகால பயன்பாடு புதிய இயற்பியலைத் தேடுவது, அதில் எளிதில் பிடிபடாத டார்க் மேட்டர் துகள்களும் அடங்கும்.

தோரியம் இந்தத் துறையை எப்படித் திறந்தது

அணுக்கடிகாரத்தை உருவாக்குவதில் மிகப் பெரிய நடைமுறை பிரச்சினை எப்போதும் ஆற்றல்தான். பெரும்பாலான அணுக்கருக்களுக்கு, மிகவும் சக்திவாய்ந்த லேசர்கள் கூட வழங்க முடியாத அளவுக்கு அதிக தூண்டல் ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. இதுவே அந்த கருத்தை கோட்பாட்டில் கவர்ச்சிகரமாக வைத்திருந்தாலும், நடைமுறையில் தடுத்து நிறுத்தியது.

தோரியம் அதை மாற்றியது. கொடுக்கப்பட்ட ஆதார உரை, கதிரியக்க தோரியத்தை ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த ஆற்றலால் தூண்ட முடியும் என்றும், 2023 இல் அதன் அணுக்கருவை தூண்ட தேவையான குறிப்பிட்ட லேசர் அதிர்வெண் கண்டறியப்பட்ட பின்னர் அது அணுக்கடிகார முயற்சிகளின் மையமாக மாறியது என்றும் விளக்குகிறது.

அந்த கண்டுபிடிப்பு இறுதி குறைவாக இருந்த பகுதியை வழங்கியதாகத் தெரிகிறது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் சரியான தூண்டல் அதிர்வெண்ணை அறிந்தவுடன், துறை அந்த மாற்றத்தைத் தேடுவதிலிருந்து விலகி, அதனைச் சுற்றி ஒரு செயல்படும் கருவியை வடிவமைப்பதற்குச் செல்ல முடிந்தது. வியன்னா தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த தோர்ஸ்டன் ஷும் தலைமையில் உருவாக்கப்பட்ட புதிய கடிகாரம், அந்த மாற்றத்தின் முதல் முக்கிய விளைவாகும்.

இது இப்போது ஏன் முக்கியம்

அறிவியல் கருவிகள் பெரும்பாலும் முக்கியத்துவம் பெறுவது அவை தங்களின் கோட்பாட்டு எல்லையை அடையும் போது அல்ல, முதன்முறையாக அவற்றை மேம்படுத்தக்கூடிய அளவுக்கு உண்மையாக மாறும் தருணத்தில்தான். அந்த அளவுகோலின் படி, முதல் செயல்படும் அணுக்கடிகாரம் ஒரு திருப்புமுனை முன்னேற்றம். வரலாற்று முக்கியத்துவம் பெறுவதற்கு அது உடனடியாக ஒவ்வொரு அணுக்கடிகாரத்தையும் மிஞ்ச வேண்டும் என்பதில்லை. இந்த அணுகுமுறை வன்பொருளில் இயங்குகிறது என்பதை நிரூபிப்பதே போதும்.

ஆதார உரை, அந்த வாக்குறுதி ஏற்கனவே தெளிவாகக் காணப்படுகின்றது என்று சுட்டிக்காட்டுகிறது. அணுக்கடிகாரங்கள் இறுதியில் பிரபஞ்சத்தின் வயதை விட பல மடங்கு நீளமான, நூற்றுக்கணக்கான பில்லியன் ஆண்டுகளில் விநாடிகளாக அளவிடப்படும் நிலைத்தன்மையை எட்டக்கூடும். அருகில்வரும் காலத்தில் நடைமுறை அமைப்புகள் அந்த இலட்சியத்தை முழுமையாக அடையாவிட்டாலும், கருத்தியல் நன்மை தெளிவாக உள்ளது.

இது அளவீட்டு அடிப்படை அமைப்பைப் பற்றிய ஒரு கதையும் கூட. துல்லிய கடிகாரங்கள் அடிப்படை தொழில்நுட்பங்கள். அவை பிற சோதனைகளை மேலும் சிறப்பாக்குவதன் மூலம் அறிவியலை மேம்படுத்துகின்றன. ஒரு புதிய கடிகார கட்டமைப்பு செயல்படத் தொடங்கினால், அதன் தாக்கம் அதை உருவாக்கிய சிறப்பு துறையைத் தாண்டி பரவக்கூடும்.

ஆழமான இயற்பியலுக்கான தளம்

கொடுக்கப்பட்ட ஆதார உரை, புதிய மற்றும் விசித்திரமான இயற்பியலை ஆராயக்கூடிய சோதனைகளுடன் அணுக்கடிகாரங்களைத் தெளிவாக இணைக்கிறது. அதனால்தான் ஆராய்ச்சியாளர்கள் அவற்றை இ столько உறுதியுடன் பின்தொடர்ந்துள்ளனர். மிக உயர்ந்த துல்லியத்தில் நேரத்தை அளவிடுவது என்பது நேரத்தை இன்னும் துல்லியமாக அறிதல் மட்டுமல்ல. தற்போதைய கோட்பாடு சொல்வதுபோலவே இயற்கை நடக்கிறதா என்று கேட்கும் ஒரு வழியாகவும் அது அமைகிறது.

மெதுவான மாற்றங்கள், எதிர்பாராத சுற்றுச்சூழல் உணர்திறன்கள், அல்லது வெவ்வேறு கடிகார வகைகளுக்கிடையேயான சிறிய முரண்பாடுகள் கூட குறிகளாக மாறலாம். அதனால்தான், ஏற்கனவே குறிப்பிடத்தக்க செயல்திறன் கொண்ட அணுக்கடிகாரங்களைத் தாண்டிய குறிப்பு தரநிலைகளை மேம்படுத்த இயற்பியலாளர்கள் கவலை கொள்கிறார்கள். துல்லியத்தில் ஏற்படும் ஒவ்வொரு முன்னேற்றமும் கண்டறியக்கூடிய நிகழ்வுகளின் பரப்பை விரிவாக்குகிறது.

அதனால், முதல் செயல்படும் அணுக்கடிகாரம் புதிய பரிசோதனை கருவித்தொகுப்பின் தொடக்கத்தைக் குறிக்கிறது. இந்த தொழில்நுட்பம் எவ்வளவு விரைவாக முதிர்ச்சியடையும், அல்லது எந்த பயன்பாடுகள் முதலில் வெளிப்படும் என்பதை இப்போது கூறுவது மிக ஆரம்பம். ஆனால் திசை தெளிவாக உள்ளது: நீண்ட காலமாக பேசப்பட்ட ஒரு சாத்தியத்தை தோரியம் ஒரு செயல்படும் கருவியாக மாற்றியுள்ளது, அதுவே துல்லிய அறிவியலில் ஒரு புதிய அத்தியாயத்தைத் திறக்க போதுமானது.

• ஆராய்ச்சியாளர்கள் தோரியத்தைப் பயன்படுத்தி முதல் செயல்படும் அணுக்கடிகாரத்தை உருவாக்கியுள்ளனர்.
• இந்த கருவி நேரமளவுக்கு எலக்ட்ரான் மாற்றங்களுக்குப் பதிலாக அணுக்கரு மாற்றங்களைப் பயன்படுத்துகிறது.
• தோரியம் பயன்படுவதற்குக் காரணம், அதன் அணுக்கருவை ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த-ஆற்றல் லேசர்களால் தூண்ட முடியும் என்பதாகும்.
• அணுக்கடிகாரங்கள் இறுதியில் இன்றைய அணுக்கடிகாரங்களை மிஞ்சி, புதிய இயற்பியலைத் தேட உதவக்கூடும்.

இந்தக் கட்டுரை New Scientist செய்தியை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.