വിയന്ന: ഭൗതികശാസ്ത്ര ലോകം ദീര്ഘകാലമായി കാത്തിരുന്ന വലിയ ലക്ഷ്യം സാധിച്ചെന്നു ഗവേഷകര്. ന്യൂക്ലിയര് കേ്ലാക്കുകള്(ആണവ ഘടികാരം) യാഥാര്ഥ്യമാക്കിയത് വ്യത്യസ്ത ഗവേഷക സംഘങ്ങളാണ്. സിംഗ്ഹുവ സര്വകലാശാലയിലെ ബീചെന് ഹുവാങ്ങും സഹപ്രവര്ത്തകരും ഓസ്ട്രിയയിലെ വിയന്ന സെന്റര് ഫോര് ക്വാണ്ടം സയന്സ് ആന്ഡ് ടെക്നോളജിയിലെ ലൂക്ക ടോസ്കാനി ഡി കോളും സഹപ്രവര്ത്തകരുമാണ് ആണവ ഘടികാരങ്ങള് യാഥാര്ഥ്യമാക്കിയത്.
തോറിയം229 ആറ്റത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസ് ഉപയോഗിച്ച് പ്രവര്ത്തിക്കുന്ന ഈ കേ്ലാക്കുകള്ക്ക് നിലവിലുള്ള ഏറ്റവും മികച്ച അറ്റോമിക് കേ്ലാക്കുകളെപ്പോലും മറികടക്കുന്ന രീതിയില് അതീവ കൃത്യതയോടെ സമയം രേഖപ്പെടുത്താന് കഴിഞ്ഞേക്കും.
ചൈനീസ്, യൂറോപ്യന് സംഘങ്ങളുടെ ഈ രണ്ട് പഠനങ്ങളും എആര്എക്സ്ഐവി എന്ന വെബ്സൈറ്റില് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്.ആറ്റത്തിനുള്ളിലെ ഇലക്ട്രോണുകള് വിവിധ ഊര്ജ നിലകള്ക്കിടയില് ചാടുമ്പോള് പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന ഫ്രീക്വന്സികള് (ആവൃത്തികള്) അളന്നാണു നിലവിലെ ഏറ്റവും കൃത്യതയേറിയ കേ്ലാക്കുകളായ അറ്റോമിക് കേ്ലാക്കുകള് സമയം കണക്കാക്കുന്നത്. ഈ ഫ്രീക്വന്സികള് സ്ഥിരതയുള്ളതായതിനാല്, അവയുടെ കമ്പനങ്ങളുടെ എണ്ണം മാത്രം എണ്ണിത്തിട്ടപ്പെടുത്തി എത്ര സമയം കടന്നുപോയി എന്ന് കൃത്യമായി മനസിലാക്കാന് സാധിക്കും.
സൈദ്ധാന്തികമായി, ന്യൂക്ലിയര് കേ്ലാക്കുകളും ഇതേ തത്വത്തിലാണ് പ്രവര്ത്തിക്കുന്നത് - എന്നാല് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഊര്ജ നിലകള്ക്ക് പകരം, ന്യൂക്ലിയസിനുള്ളിലെ പ്രോട്ടോണുകളുടെയും ന്യൂട്രോണുകളുടെയും ഊര്ജ നിലകള്ക്കിടയിലുള്ള മാറ്റങ്ങളെയാണ് ഇവ സമയനിര്ണയത്തിനായി ആശ്രയിക്കുന്നത്. ചുറ്റുമുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളെ അപേക്ഷിച്ച് ന്യൂക്ലിയസ് ബാഹ്യ അന്തരീക്ഷത്തില്നിന്നു കൂടുതല് ഒറ്റപ്പെട്ടതായതുകൊണ്ട് തന്നെ, പുറത്തുനിന്നുള്ള കാന്തികവൈദ്യുത മണ്ഡലങ്ങളുടെ അനാവശ്യ ഇടപെടലുകള് അതിനെ ബാധിക്കില്ല. അതു പ്രായോഗികമായി വിജയിച്ചാല്, അറ്റോമിക് കേ്ലാക്കുകളേക്കാള് കൂടുതല് കൃത്യതയുള്ളതും ശക്തവുമായ കേ്ലാക്കുകള് നിര്മിക്കാന് സാധിക്കും. ആവര്ത്തനപ്പട്ടികയിലെ ആകെ ഒരു മൂലകത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസ് മാത്രമാണ് ഈ ആവശ്യത്തിന് അനുയോജ്യമായിട്ടുള്ളത്, അത് തോറിയം229 ആണ്. അതിന്റെ ന്യൂക്ലിയസിനുള്ളിലെ ഊര്ജ വ്യതിയാനം ലേസര് ഉപയോഗിച്ച് കൃത്യമായി ഉത്തേജിപ്പിക്കാനും അളക്കാനും സാധിക്കുന്ന അളവിലുള്ളതാണ്. മറ്റൊരു ന്യൂക്ലിയസിനും ഈ സവിശേഷതയില്ല.
പ്രവര്ത്തനക്ഷമമായ ന്യൂക്ലിയര് കേ്ലാക്ക് നിര്മിക്കുക എന്നത് വലിയ വെല്ലുവിളിയായിരുന്നു. ഇതിനായി ആവശ്യമുള്ള ലേസര് പ്രകാശം വരുന്നത് സ്പെക്ട്രത്തിലെ 'വാക്വം അള്ട്രാവയലറ്റ്' ഭാഗത്തായതിനാലാണ് ഇത്. ഈ തരംഗദൈര്ഘ്യത്തിലുള്ള പ്രകാശം നിര്മിക്കുന്നതും നിയന്ത്രിക്കുന്നതും സാങ്കേതികമായി ഏറെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.
കാല്സ്യം ഫ്ലൂറൈഡ് ക്രിസ്റ്റലുകള്ക്കുള്ളില് (സ്ഫടികം) തോറിയം229 ന്യൂക്ലിയസുകളെ ഉള്ക്കൊള്ളിച്ചാണ് ഹുവാങ്ങിന്റെയും ടോസ്കാനി ഡി കോളിന്റെയും സംഘങ്ങള് ഈ വെല്ലുവിളിയെ മറികടന്നത്. തുടര്ന്ന് ഏകദേശം 148 നാനോമീറ്ററില് പ്രവര്ത്തിക്കുന്ന കൃത്യമായി ക്രമീകരിച്ച ഒരു 'കണ്ടിന്യൂവസ്വേവ് ലേസര്' ഉപയോഗിച്ച് അവര് അവയെ നിരീക്ഷിച്ചു. ഈ രണ്ട് പരീക്ഷണങ്ങളും തമ്മില് ചെറിയ വ്യത്യാസങ്ങള് ഉണ്ടായിരുന്നു. ചൈനീസ് സംഘം കൂടുതല് ശേഷിയുള്ള ലേസര് ഉപയോഗിച്ചപ്പോള്, യൂറോപ്യന് സംഘം കൂടുതല് തോറിയം ന്യൂക്ലിയസുകള് അടങ്ങിയ ക്രിസ്റ്റലാണ് ഉപയോഗിച്ചത്.
തങ്ങള് നിര്മിച്ച കേ്ലാക്കുകളുടെ കൃത്യത ഉറപ്പാക്കാന് ഇരുസംഘങ്ങളും വ്യത്യസ്ത രീതികളാണ് സ്വീകരിച്ചത്. തങ്ങളുടെ ഉപകരണത്തിന് വാക്വം അള്ട്രാവയലറ്റ് ലേസറിന്റെ ഫ്രീക്വന്സിയെ സ്ഥിരപ്പെടുത്താന് കഴിയുമെന്നു ഹുവാങ്ങിന്റെ സംഘം തെളിയിച്ചു. ഒരു ദിവസത്തെ പ്രവര്ത്തനത്തിന് ശേഷം പത്ത് ലക്ഷം കോടിയില് ഒരംശം എന്ന അതീവ കൃത്യതയിലേക്ക് ഈ ലേസറിനെ ന്യൂക്ലിയര് ട്രാന്സിഷനുമായി ബന്ധിപ്പിക്കാന് അവര്ക്ക് കഴിഞ്ഞു.
എന്നാല്, ടോസ്കാനി ഡി കോളിന്റെ സംഘം തങ്ങളുടെ കേ്ലാക്ക് ഉപയോഗിച്ച് 'അള്ട്രാലൈറ്റ് ഡാര്ക്ക് മാറ്റര്' എന്ന നിഗൂഢ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം തിരയാനാണു ശ്രമിച്ചത്. പ്രപഞ്ചത്തില് ഇതുവരെ വിശദീകരിക്കാനാകാത്ത പിണ്ഡത്തിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും രൂപപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് ഇത്തരം സിദ്ധാന്തപരമായ കണികകള് കൊണ്ടാണെന്നാണ് കരുതപ്പെടുന്നത്. ഇതിനായി, തോറിയത്തിന്റെ ഊര്ജ നിലകളില് ഉണ്ടാകുന്ന ചെറിയ ആനുകാലിക വ്യതിയാനങ്ങള് ഗവേഷകര് നിരീക്ഷിച്ചു. ഡാര്ക്ക് മാറ്ററിന്റെ സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്തിയില്ലെങ്കിലും, ഈ പരീക്ഷണത്തിലൂടെ കൈവരിച്ച കൃത്യത നിലവിലുള്ള ഏറ്റവും മികച്ച അറ്റോമിക് കേ്ലാക്കുകള്ക്ക് ഒപ്പമുള്ളതോ അതിനേക്കാള് മികച്ചതോ ആയിരുന്നു. ഈ രണ്ട് കണ്ടെത്തലുകളും ശാസ്ത്രലോകത്ത് വലിയൊരു വഴിത്തിരിവായേക്കാം.
