Géaraíonn cloig tóiriam cuardach an ábhair dhorcha

Teastaíonn tagairt chobhsaí ó gach clog: luascadán, criostal grianchloch atá ag creathadh nó, sna cloig adamhacha is fearr, minicíocht chruinn an tsolais a ionsúnn adamh. Tá cloig tógtha anois ag foirne i Vín agus i mBéising a úsáideann núicléas tóiriam-229 mar thagairt (Vín, Nature, Béising, Nature). Ní choinníonn siad am chomh seasta leis na cloig adamhacha is fearr. Ach tá gléas Vín tar éis cineál amháin cuardaigh ar ábhar dorcha a dhéanamh 100 go 1,000 uair níos íogaire ná turgnaimh roimhe seo le cloig adamhacha (Nature).

Ag éisteacht le núicléas

Oibríonn clog adamhach ar bhealach cosúil le ceoltóir ag tiúnadh gléis le nóta tagartha. Coigeartaítear léasar go dtí go mbíonn a mhinicíocht ar aon dul le minicíocht an tsolais a ionsúnn leictreoin an adaimh. Coinníonn córas aiseolais an léasar socraithe ag an minicíocht sin. Is iad ascaluithe seasta an léasair buillí an chloig.

De ghnáth bíonn i bhfad níos mó fuinnimh ag teastáil ó núicléis ná mar is féidir le léasar ar bith a sholáthar, agus níorbh fhéidir iad a úsáid mar nótaí tagartha dá bharr. Is eisceacht é tóiriam-229. Tá trasdul timpeall 8.4 leictreonvolt ina núicléas, fuinneamh íseal go leor le go sroichfeadh solas ultraivialait é (Physical Review Letters).

D’aimsigh turgnaimh roimhe seo an nóta sin, ach thóg sé tamall fada iad a léamh: d’fhan siad timpeall deich nóiméad go lonródh na núicléis spreagtha (TU Wien). Tomhaiseann na cloig nua ionsú ina ionad sin, agus rianaíonn siad an méid solais ultraivialait a ionsúnn na núicléis tóiriam atá leabaithe i gcriostal. Tagann an comhartha sin gan mhoill, rud a ligeann do na núicléis an léasar a cheartú fad is atá an clog ag rith. Ba í sin an chloch mhíle a chlúdaíomar an tseachtain seo (To Brief).

D’oibrigh clog Vín ar feadh breis agus 24 uair gan idirghabháil (TU Wien). Ghin foireann Bhéising a solas ultraivialait ar bhealach eile, rud a léiríonn nach mbraitheann tagairt núicléach inoibrithe ar threalamh aon tsaotharlainne amháin.

Cuardach lae ar ascalú

Ina dhiaidh sin, rith Vín an clog núicléach taobh le clog adamhach ian-iteirbiam ag BEV, oifig méadreolaíochta na hOstaire. Má fhreagraíonn an dá chlog ar an mbealach céanna do gach rud timpeall orthu, fanann cóimheas a rátaí ticeála seasta. Dá n-imeodh an cóimheas nó dá n-ascalódh sé, thabharfadh sé sin le fios go raibh tionchar difriúil ag rud éigin ar núicléis agus ar leictreoin.

Tá tóiriam thar a bheith íogair do dhifríochtaí den sórt sin. Is é an bhearna bheag fuinnimh atá ann tar éis dhá rannchuidiú i bhfad níos mó a bheith beagnach curtha ar ceal, cosúil le hiarmhéid bainc a ríomh trí dhá uimhir ollmhóra a dhealú. Má athraíonn ceachtar uimhir beagán, athraíonn an t-iarmhéid go mór. Dá bhrí sin, réamh-mheasann an teoiric go n-athródh minicíocht núicléach i bhfad níos mó ná minicíocht leictreonach dá n-athródh tairiseach de chuid an dúlra beagán.

Déanann roinnt samhlacha d’ábhar dorcha cur síos ar réimse dofheicthe a líonann an spás agus a ascalaíonn go mall, rud a bhrúnn na tairisigh sin anonn is anall. Má tá an réimse sin ann, ba cheart go n-ascalódh an cóimheas idir an dá chlog in éineacht leis le himeacht ama.

I mbreis is 23 uair an chloig de shonraí, níor sháraigh aon ascalú an torann (arXiv). Múineann toradh nialasach rud éigin fós, mar cuireann sé as an áireamh leaganacha d’ábhar dorcha a d’fhágfadh comhartha infheicthe. Baineann an feabhas mór le hábhar dorcha a d’idirghníomhódh tríd an bhfórsa láidir, an fórsa a choinníonn núicléis adamhacha le chéile, agus ní bhaineann sé ach le cuid den raon maiseanna a d’fhéadfadh a bheith ann. Maidir le hidirghníomhaíochtaí leis an solas, ní théann na teorainneacha nua níos faide ná na cinn a bhain cloig adamhacha roimhe seo amach. Braitheann déine na dteorainneacha ar mheastacháin ó theoiric na núicléach ar íogaireacht an tóiriam (comhad athbhreithnithe piaraí Nature).

Cén fáth a n-athraíonn ráta na gclog nua

Imíonn ráta an dá chlog núicléacha i bhfad níos mó ná ráta na gclog adamhach is fearr, amhail clog ian alúmanaim ag NIST (NIST). Cuid den fhadhb ná go bhfuil an t-ionsú an-lag, agus mar sin caithfidh na cloig lár an nóta a aimsiú ó athruithe beaga bídeacha sa solas a bhraitear.

Cruthaíonn an criostal dara fadhb. Bíonn núicléis tóiriam i dtimpeallachtaí atá beagán éagsúil, agus ní chanann siad go léir an nóta céanna go díreach. Chonaic foireann Vín athrú suas le timpeall 1.7 cileahertz i suíomh na líne, ag brath ar an áit a ndeachaigh an léasar tríd an gcriostal (Nature).

Tugann fisiceoirí leithead líne ar ghéire an nóta sin: is fonn glan é líne chúng; is corda doiléir é líne leathan, agus is deacra í a ghabháil leis an gclog. I réamhchló ó thaighdeoirí JILA agus TU Wien, nach bhfuil athbhreithniú piaraí déanta air fós, mhéadaigh leithead líne trasdula amháin ó 28.6 go 94.8 cileahertz i dtrí chriostal ina raibh tiúchan méadaitheach tóiriam (arXiv). Chuir Ekkehard Peik ó PTB línte a bhí na deicheanna cileahertz ar leithead i gcodarsnacht leis an leithead líne núicléach nádúrtha a mheastar a bheith i bhfad faoi bhun hertz amháin (Physics World).

Ní coimeádaithe ama cruinne iad na chéad chloig núicléacha, ach is gléasanna taighde iad atá ag obair cheana féin. Tar éis aon lá amháin ag comparáid idir núicléas agus leictreoin adaimh, tá cuid de na teorainneacha ar an gcaoi a bhféadfadh ábhar dorcha tarraingt ar an bhfórsa láidir níos doichte. Ach fágann na comharthaí laga agus na criostail ina bhfuil na núicléis go bhfuil a gcoimeád ama i bhfad ó nóta géar an tóiriam.