Rialaíonn núicléis tóiriam cloig; claonaíonn criostail iad

Den chéad uair, tá minicíocht léasair á coinneáil seasmhach ag croílár adaimh seachas ag a leictreoin, i gcloig a thóg foirne i Vín agus i mBéising agus ar tugadh tuairisc orthu in Nature an 7 Deireadh Fómhair (Reuters). Is é núicléas an tóiriam a cheartaíonn minicíocht an léasair go leanúnach anois, rud a thugann uirlis nua do na fisiceoirí. Fágann athruithe fíorbheaga minicíochta, a eascraíonn as na criostail ina gcoinnítear an tóiriam socair, nach féidir brath air mar choimeádaí ama.

Tá rithim agus ceartú i ngach clog. Luascann luascadán, agus tugann déantóir an chloig mionchoigeartú dó nuair a théann sé ar strae. I gclog adamhach, cuirtear an ceartú faoi chúram na fisice: coinnítear súil i gcónaí ar léasar trína chur i gcomparáid le trasdul, léim idir dhá staid fuinnimh ina n-ionsúitear solas ag minicíocht shaintréitheach. Bíonn an mhinicíocht sin thar a bheith comhsheasmhach, cé gur féidir le timpeallacht an adaimh í a athrú beagán.

I gcloig adamhacha thraidisiúnta, is leictreon a dhéanann an léim. Tá tóiriam-229 neamhghnách mar go dtarlaíonn léim laistigh dá núicléas ar féidir le solas léasair ultraivialait teacht uirthi, agus teastaíonn radaíocht i bhfad níos fuinniúla ón gcuid is mó de na trasdulta núicléacha. Tá núicléis an-bheag freisin agus, dá bhrí sin, d’fhéadfaidís cur isteach ó réimsí leictreacha agus maighnéadacha fánacha a sheachaint níos fearr ná scamaill leictreon timpeall orthu (Physics World).

Conas a ghlacann an núicléas an roth stiúrtha

Leabaigh an dá fhoireann tóiriam-229 i gcriostail bheaga fluairíde cailciam agus sheol siad léasar caol ultraivialait tríothu. Nuair a bhíonn an mhinicíocht díreach ceart, ionsúnn na núicléis beagán níos mó solais. Bogann an córas rialaithe minicíocht an léasair beagán chuig gach taobh de bhuaic an ionsúcháin, socraíonn sé cén taobh den bhuaic ar a bhfuil an léasar, agus cuireann sé an mhinicíocht ar ais i dtreo an ionaid (Páipéar Vín in Nature, Páipéar Síneach in Nature).

Oibríonn córas coimeádta lána cairr ar an gcaoi chéanna. Aimsíonn ceamara na marcálacha lána, agus déanann an córas mioncheartuithe ar an stiúradh chun fanacht eatarthu. Sa chlog, is é an comhartha ionsúcháin an ceamara agus casann rialtóir an léasair an roth stiúrtha.

Sin é an chéim nua: an lúb aiseolais. Bhí an trasdul spreagtha le solas léasair cheana féin i dturgnaimh in 2024 (Physical Review Letters). Sna turgnaimh sin, ba mhinic a braitheadh an comhartha tríd an iarsolas mall ó núicléis a bhí corraithe; tagann an t-iarsolas sin rómhall chun léasar a cheartú ó nóiméad go nóiméad. Is mór idir stáisiún raidió a aimsiú uair amháin agus fanacht tiúnta leis, agus tá ionsú díreach tapa go leor don dara cúram.

Tháinig an dá fhoireann ar an réiteach go neamhspleách. Déanann TU Wien cur síos ar a gléas mar chlog núicléach féinchobhsaithe (TU Wien), agus stiúir Ollscoil Tsinghua an iarracht Síneach (Tsinghua). Is láidre an fhianaise nuair a tógtar an gléas céanna faoi dhó go neamhspleách ná nuair nach dtógtar í ach uair amháin.

Cobhsaí, ach gan a bheith cruinn fós

Déanann eolaithe clog dhá thréith dhifriúla a mheas. Baineann cobhsaíocht le cé chomh rialta is a bhíonn tic an chloig ó nóiméad go nóiméad; ar an tomhas sin, níl ceachtar fréamhshamhail chomh cobhsaí fós le cloig adamhacha optúla seanbhunaithe. Baineann cruinneas le cibé acu an bhfuil an clog ag rith ar mhinicíocht mhícheart gan fhios duit, cosúil le huaireadóir a choinníonn tic go foirfe rialta ach a cuireadh cúig nóiméad chun cinn.

Is leis an gcriostal a thagann an fhadhb cruinnis. Tá gach núicléas tóiriam suite ina láthair féin sa chriostal, agus is féidir le brú áitiúil nó le lochtanna minicíocht shaintréitheach an núicléis a athrú beagán. Dá bhrí sin, d’fhéadfadh an léamh a bheith ag brath ar an áit a dtéann an léasar tríd an gcriostal. Thug foireann Bhéising comhartha spreagúil faoi deara: bhí na minicíochtaí a fuarthas ó dhá chriostal a d’fhás ar leithligh an-chosúil lena chéile (Páipéar Síneach in Nature). Níor chuir ceachtar foireann cuntas iomlán ar fáil fós ar gach éifeacht a d’fhéadfadh an mhinicíocht a chlaonadh.

Ag éisteacht le hábhar dorcha

Fiú mura clog foirfe é, tá an gléas úsáideach cheana féin do na fisiceoirí. Molann teoiricí áirithe go bhféadfadh ábhar dorcha, an t-ábhar dofheicthe a chuimsíonn an chuid is mó de mhais na cruinne, tarraingt go séimh agus go rithimiúil ar na fórsaí a rialaíonn na minicíochtaí seo. Bheadh tionchar éagsúil ag an tarraingt sin ar chlog núicléach agus ar chlog atá bunaithe ar leictreoin, agus bheadh an cóimheas idir rátaí ticte an dá chloig ag ardú agus ag ísliú ar rithim rialta.

D’oibrigh Vín a clog tóiriam taobh le taobh le clog adamhach traidisiúnta agus chuardaigh sí an rithim sin. Níor aimsigh foireann Vín í, agus deir na húdair go gcuireann sé seo roinnt samhlacha sonracha d’ábhar dorcha as an áireamh, seachas ábhar dorcha trí chéile (Páipéar Vín in Nature).

Tá sainmhíniú oifigiúil an tsoicind fós bunaithe ar adaimh caeisiam (BIPM), agus ní athróidh na fréamhshamhlacha seo é go ceann i bhfad. Is é atá léirithe acu gur féidir le núicléas clog atá ag obair a stiúradh. Chun ama a choinneáil go hiontaofa, beidh gá le criostail a choinníonn an tóiriam gan a mhinicíocht a shaobhadh; is iad na foirne a fhásann na criostail i Vín agus i mBéising is fearr atá in ann an fhadhb sin a réiteach.