தோரியம் நியூக்ளியர் கடிகாரம்: உலகின் முதல் சுயகட்டுப்பாட்டு சாதனை

மனித நாகரிகத்தின் வரலாறும் காலத்தை அளவிடும் முறையும் ஒன்றுக்கொன்று பின்னிப்பிணைந்தவை. ஆதிகாலத்தில் வானில் நகரும் சூரியனின் நிழலைக் கவனித்து நேரத்தைக் குறித்த மனிதன், பின்னர் மணல் கடிகாரங்களையும், நீர் கடிகாரங்களையும், கலிலியோவின் தனி ஊசல் (Pendulum) தத்துவத்தையும் சார்ந்து இயந்திரக் கடிகாரங்களை உருவாக்கினான். இருபதாம் நூற்றாண்டில் குவார்ட்ஸ் (Quartz) படிகங்களின் மின் அதிர்வுகளும், தொடர்ந்து அணுக்களின் உட்புற அதிர்வுகளைப் பயன்படுத்தும் அதிநவீன அணுக்கடிகாரங்களும் (Atomic Clocks) கண்டுபிடிக்கப்பட்டன. இன்று நாம் பயன்படுத்தும் ஸ்மார்ட்போன்கள், விண்கல வழிசெலுத்தல் (GPS), தொலைத்தொடர்பு வலைப்பின்னல்கள், மின்தொடரமைப்புகள் மற்றும் சர்வதேச இணையப் பணப்பரிவர்த்தனைகள் என நவீன உலகின் ஒட்டுமொத்த இயக்கமும் சீசியம்-133 (Cesium-133) மற்றும் ஸ்ட்ரோண்டியம் (Strontium) அணுக்கடிகாரங்களின் நுண்ணிய வினாடிப் பகிர்வுகளின் மீதே இயங்கி வருகின்றன.

ஆனால், இந்த வழக்கமான அணுக்கடிகாரங்களுக்கும் தவிர்க்க முடியாத ஒரு பௌதிக வரம்பு உண்டு. அவை அணுக்களின் வெளிப்புற வட்டத்தில் சுற்றும் எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் மாற்றத்தை வைத்தே நேரத்தைக் கணக்கிடுகின்றன. எலக்ட்ரான் மேகங்கள் என்பவை வெளிப்புற மின்காந்த அலைகள், அறை வெப்பநிலைக் கதிர்வீச்சு (Blackbody Radiation) மற்றும் அலைவு நடுக்கங்களால் எளிதில் பாதிக்கப்படக்கூடியவை. இந்த இடையூறுகளுக்கு முற்றுப்புள்ளி வைத்து, கால அளவீட்டில் புதியதொரு உச்சத்தை எட்ட வேண்டுமெனில் அணுவின் மையத்தில் பாதுகாப்பாக உறங்கும் அணுக்கருவை (Atomic Nucleus) அடிப்படையாகக் கொண்டு ஒரு நியூக்ளியர் கடிகாரம் (Nuclear Clock) உருவாக்கப்பட வேண்டும் என்பது இயற்பியலாளர்களின் அரை நூற்றாண்டு காலக் கனவாக இருந்தது.

தற்போது, அந்த நீண்ட கால அறிவியல் கனவு நனவாகியுள்ளது. ஆஸ்திரியாவின் வியன்னா தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகத்தின் (TU Wien) பேராசிரியர் தோர்ஸ்டன் ஷும் (Prof. Thorsten Schumm) தலைமையிலான ஆய்வுக்குழுவினர், ஜெர்மனியின் தேசிய அளவையியல் ஆய்வு நிறுவனமான PTB உடன் இணைந்து, உலகின் முதல் சுயகட்டுப்பாட்டு நியூக்ளியர் கடிகாரத்தை (Self-stabilizing Nuclear Clock) உருவாக்கி வெற்றிகரமாக இயக்கியுள்ளனர். முந்தைய ஆய்வக சோதனைகள் போலன்றி, எந்தவொரு வழக்கமான அணுக்கடிகாரத்தின் ஆதரவும் இன்றி, 24 மணி நேரத்திற்கும் மேலாக தன்னிச்சையாகவும் நிலையான சீரான தாளத்துடனும் இது இயங்கியுள்ளது. இந்த வரலாற்றுச் சாதனை உலகப் புகழ்பெற்ற Nature ஆய்விதழில் (அக்டோபர் 2026) விரிவான ஆய்வுக் கட்டுரையாக வெளியாகியுள்ளது. வரலாற்றுச் சிறப்புமிக்க அறிவியல் கண்டுபிடிப்புகள் வரிசையில் இது அளவையியல் (Metrology) துறையின் புதிய சகாப்தமாகப் போற்றப்படுகிறது.

அணுக்கடிகாரங்களை விட நியூக்ளியர் கடிகாரம் ஏன் சிறந்தது?

ஒரு கடிகாரம் எப்போது மிகச் சிறந்த கடிகாரமாக மாறும்? அதற்கு சீரான, அசைக்க முடியாத ஒரு கால இடைவெளி துடிப்பு (Periodic Oscillator) வேண்டும். பழங்காலக் கடிகாரங்களில் தனி ஊசலின் ஊசலாட்டமும், குவார்ட்ஸ் கடிகாரங்களில் படிகத்தின் மின்னதிர்வும் இதற்கு உதவின. நவீன அணுக்கடிகாரங்களிலோ, அணுக்களின் எலக்ட்ரான்கள் ஒரு ஆற்றல் நிலையிலிருந்து மற்றொரு நிலைக்குத் தாவும்போது உறிஞ்சப்படும் அல்லது உமிழப்படும் மின்காந்த அலைகளின் அதிர்வெண் (Frequency) காலத்தின் துடிப்பாக அமைகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, சர்வதேச அளவில் ஒரு வினாடி என்பது சீசியம்-133 அணுவின் எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்படுத்தும் கதிர்வீச்சின் 9,192,631,770 அலைவு காலங்கள் என வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது.

ஆனால், இந்த எலக்ட்ரான்களுக்கு ஒரு பெரிய பலவீனம் உள்ளது. ஓர் அணுவை நாம் கற்பனை செய்தால், அதன் அணுக்கருவை ஒரு பிரம்மாண்ட கால்பந்து மைதானத்தின் மையத்தில் கிடக்கும் சிறிய எலுமிச்சம்பழம் எனலாம். எலக்ட்ரான்கள் அந்த மைதானத்தின் பார்வையாளர் வரிசையில் வெகு தொலைவில் சுற்றித் திரிகின்றன. இவ்வளவு பரந்த பரப்பில் சுற்றும் எலக்ட்ரான் மேகங்கள், வெளிப்புறத்தில் ஏற்படும் மிகச்சிறிய காந்தப்புல மாற்றங்கள் (Zeeman Effect), மின்புல அதிர்வுகள் (Stark Effect) மற்றும் அறை வெப்பநிலையில் சுவர்களில் இருந்து வெளிப்படும் கரும்பொருள் கதிர்வீச்சு (Blackbody Radiation) ஆகியவற்றால் எளிதில் தூண்டப்பட்டு திசைமாறுகின்றன. இதனால் அணுக்கடிகாரங்களை மிகச் சிறந்த முறையில் பாதுகாக்க வேண்டியுள்ளது.

மாறாக, நியூக்ளியர் கடிகாரம் எலக்ட்ரான்களைக் கடந்து அணுவின் இதயப்பகுதியான அணுக்கருவை உற்றுநோக்குகிறது. அணுக்கருவானது ஒட்டுமொத்த அணுவின் அளவை விட 10,000 மடங்குக்கும் மேல் சிறியது. அங்குள்ள புரோட்டான்களும் நியூட்ரான்களும் பிரபஞ்சத்தின் மிக வலிமையான அணுக்கரு விசையால் (Strong Nuclear Force) இறுகப் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன. மேலும், அணுக்கருவைச் சுற்றிலும் இருக்கும் அடர்த்தியான எலக்ட்ரான் மேகம் ஒரு பாதுகாப்பு அரணாகச் செயல்பட்டு வெளிப்புற மின்காந்த இரைச்சல்கள் அணுக்கருவை அணுகாமல் தடுத்துவிடுகிறது. இதன் விளைவாக, அணுக்கருவின் அதிர்வு வெளிப்புற சூழல் மாற்றங்களால் அசைக்க முடியாததாக மாறுகிறது. இதுவே நியூக்ளியர் கடிகாரத்தின் தனித்துவமான மேன்மையாகும்.

அம்சம்	வழக்கமான அணுக்கடிகாரம்	அதிதுல்லியம்புதிய நியூக்ளியர் கடிகாரம்
அதிர்வு மூலம்	எலக்ட்ரான் ஆற்றல் மட்டம்	அணுக்கரு (Nucleus) ஆற்றல் மட்டம்
வெளிப்புற மின்காந்த இடையூறு	அதிகம் (எலக்ட்ரான் மேகம் பெரியது)	மிகக் குறைவு (10,000 மடங்கு சிறியது)
வெப்ப கதிர்வீச்சு உணர்திறன்	எளிதில் பாதிக்கப்படும்	அணுக்கருவின் இயற்கை பாதுகாப்பு
அளவீட்டுத் துல்லியம் (இலக்கு)	10⁻¹⁸ வரை	10⁻¹⁹ வரை சாத்தியம்
இயந்திர கட்டமைப்பு	சிக்கலான லேசர் வலைப்பின்னல்	சிறிய திடநிலை படிக வடிவம்

ஆதாரம்: TU Wien & Nature 2026 ஆய்வு முடிவுகள்

ஆய்வு எப்படி நடந்தது?

அணுக்கருவைக் கொண்டு கடிகாரம் அமைப்பது இத்தனை சிறப்பானது என்றால், விஞ்ஞானிகள் ஏன் இதைச் செய்ய இவ்வளவு ஆண்டுகள் காத்திருக்க வேண்டும்? அதற்கான விடை அணுக்கருவியலின் அடிப்படை விதிகளில் உள்ளது. வழக்கமாக ஓர் அணுக்கருவில் உள்ள துகள்களை ஒரு நிலையிலிருந்து அடுத்த நிலைக்குத் தூண்டுவதற்கு பல்லாயிரக்கணக்கான அல்லது லட்சக்கணக்கான எலக்ட்ரான் வோல்ட் (keV / MeV) அளவிலான பிரம்மாண்ட ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. இவ்வளவு ஆற்றலை காமா கதிர்கள் (Gamma rays) அல்லது சக்திவாய்ந்த எக்ஸ்-கதிர்களால் மட்டுமே உருவாக்க முடியும். ஆனால் ஒரு கடிகாரத்தை இயக்க வேண்டுமெனில், லேசர் ஒளியைப் போல மிகக் குறுகிய, துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய ஒற்றை அதிர்வெண் அலைகள் தேவை. காமா கதிர்களில் அத்தகைய லேசர்களை உருவாக்குவது இன்றைய இயற்பியலில் இயலாத காரியம்.

இங்குதான் தோரியம்-229 (Thorium-229) தனிமம் இயற்கையின் ஒரு விசித்திரமான வரப்பிரசாதமாக அமைகிறது. மனிதகுலம் இதுவரை கண்டறிந்துள்ள ஆயிரக்கணக்கான அணுக்கருக்களில், தோரியம்-229 மட்டுமே மிகக் குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட ஐசோமெரிக் நிலையைக் (Isomeric State) கொண்டுள்ளது. இதன் தரை நிலைக்கும் (Ground state) முதல் தூண்டப்பட்ட நிலைக்கும் (Isomer state) இடையேயான ஆற்றல் இடைவெளி வெறும் 8.3 எலக்ட்ரான் வோல்ட் (eV) மட்டுமே! இந்த ஆற்றலானது புற ஊதா கதிர்வீச்சின் (Vacuum Ultraviolet) அலைநீளத்திற்குச் சமமானது. அதாவது, ஒரு லேசர் ஒளிக் கற்றையைக் கொண்டே தோரியம் அணுக்கருவின் நிலையை மாற்றிவிட முடியும்!

தோரியம்-229 அணுக்கருவின் இந்த ஆற்றல் மாற்றத்தைக் கண்டறிய விஞ்ஞானிகள் ஏறத்தாழ 50 ஆண்டுகளாகப் போராடி வந்தனர். 2024 ஆம் ஆண்டு ஏப்ரல் மாதம், வியன்னா தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகத்தின் பேராசிரியர் தோர்ஸ்டன் ஷும் தலைமையிலான குழு, ஜெர்மனியின் PTB விஞ்ஞானிகளுடன் இணைந்து வரலாற்றிலேயே முதன்முறையாக தோரியம்-229 அணுக்கருவை லேசர் கதிர்வீச்சு மூலம் வெற்றிகரமாகத் தூண்டி அதன் துல்லியமான அதிர்வெண்ணைக் கண்டறிந்தனர். தொடர்ந்து 2024 இலையுதிர் காலத்தில் அதை ஒரு வழக்கமான ஆப்டிகல் அணுக்கடிகாரத்துடன் ஒப்பிட்டுச் சோதித்தனர். ஆனால், அப்போது கூட அந்தக் கடிகாரமானது மற்றொரு கடிகாரத்தின் வழிகாட்டலைச் சார்ந்துதான் இயங்கியது.

தற்போதைய 2026 அக்டோபர் ஆய்வில் விஞ்ஞானிகள் அடுத்த மாபெரும் படியை எட்டியுள்ளனர். வியன்னா பல்கலைக்கழக ஆய்வகத்தில் கால்சியம் புளோரைடு (Calcium Fluoride – CaF₂) என்ற ஒளி ஊடுருவக்கூடிய படிகத்திற்குள் தோரியம்-229 அணுக்கள் கவனமாகப் பொதிக்கப்பட்டு ஒரு பிரத்யேக திடநிலை படிகம் (Solid-state crystal) உருவாக்கப்பட்டது. பின்னர் ஒரு புற ஊதா லேசர் கற்றையானது இந்த படிகத்தின் மீது செலுத்தப்பட்டது. தோரியம் அணுக்கருக்கள் லேசரின் அதிர்வெண் துல்லியமாகப் பொருந்தும்போது மட்டுமே அந்த ஒளியை உறிஞ்சுகின்றன.

ஆய்வக வெப்பநிலையிலோ அல்லது லேசர் கருவியிலோ ஏற்படும் அதிர்வு காரணமாக லேசரின் அதிர்வெண் சிறிதளவு மாறினாலும் கூட, தோரியம் அணுக்கருக்கள் ஒளியை உறிஞ்சும் அளவு உடனடியாகக் குறைகிறது. இந்த மாற்றத்தை நுண்ணிய உணர்கருவிகள் (Photodetectors) கணப்பொழுதில் கண்டறிந்து, லேசருக்கு ஒரு மின் சமிக்ஞையை அனுப்புகின்றன. அந்த சமிக்ஞை லேசரின் அதிர்வெண்ணை உடனடியாக மீண்டும் சரியான நிலைக்குக் கொண்டு வருகிறது. இந்த தொடர்ச்சியான சுயகட்டுப்பாட்டு பின்னூட்ட வளையத்தின் (Autonomous Feedback Loop) மூலம், தோரியம் அணுக்கருக்களே லேசரைத் தனது கட்டுப்பாட்டில் வைத்து சீராக இயக்கும் உலகின் முதல் தனித்தியங்கும் நியூக்ளியர் கடிகாரத்தை விஞ்ஞானிகள் கட்டமைத்துள்ளனர்.

என்ன கண்டுபிடித்தார்கள்?

வியன்னா பல்கலைக்கழகத்தில் அமைக்கப்பட்ட இந்த முன்மாதிரி நியூக்ளியர் கடிகாரத்தை ஆய்வாளர்கள் தீவிரமான செய்முறைச் சோதனைகளுக்கு உட்படுத்தினர். தொடர்ச்சியாக 24 மணி நேரத்திற்கும் மேலாக எந்தவொரு வெளிப்புற அணுக்கடிகாரத்தின் ஆதரவும் இன்றியும், மனிதத் தலையீடுகள் இன்றியும் இந்தக் கடிகாரம் தன்னிச்சையாக இயங்கித் தன் துல்லியத்தைப் பராமரித்தது.

ஆய்வின் அளவீட்டு முடிவுகளின்படி, இந்தக் கடிகாரம் 10⁻¹⁵ (10 to the power of minus 15) என்ற அளவிலான மிகச் சிறந்த நிலைத்தன்மையை (Relative precision) பதிவு செய்துள்ளது. இந்த எளிய கணிதத்தின் நேரடிப் பொருள் என்னவென்றால்: இந்தக் கடிகாரத்தைத் தொடர்ந்து இயங்கவிட்டால், 3 கோடி ஆண்டுகள் (30 Million Years) கழிந்த பின்னரும் கூட அது வெறும் ஒரு வினாடி மட்டுமே பிழையை ஏற்படுத்தும்! ஒரு தொடக்கக்கட்ட ஆய்வக முன்மாதிரிக்கு இது ஒரு மகத்தான வெற்றியாகும்.

அதுமட்டுமல்லாமல், வாயு நிலையில் இருக்கும் அணுக்களை லேசர் ஒளிக் கூண்டில் சிக்க வைத்து இயக்கும் வழக்கமான ஆப்டிகல் கடிகாரங்களைப் போலன்றி, திடமான படிகத்தில் அமைக்கப்பட்ட இந்த நியூக்ளியர் கடிகாரம் இயந்திரவியல் ரீதியாக மிகக் குறைந்த இடத்தையே எடுத்துக்கொள்கிறது. இத்தகைய புதிய தொழில்நுட்பம் எதிர்காலத்தில் சிக்கலான விண்கலங்கள் மற்றும் கள ஆய்வு மையங்களில் எளிதாக எடுத்துச் செல்லக்கூடிய வகையில் ஒரு சிறிய பெட்டிக்குள் அடங்கும் நியூக்ளியர் கடிகாரங்களை உருவாக்க வழிவகை செய்கிறது.

6அடுக்கு

குவார்ட்ஸ் கடிகாரம்

10அடுக்கு

சீசியம் அணுக்கடிகாரம் (1955)

16அடுக்கு

சீசியம் நீரூற்று கடிகாரம்

18அடுக்கு

ஸ்ட்ரோண்டியம் ஆப்டிகல் கடிகாரம்

15அடுக்கு

தோரியம் நியூக்ளியர் முன்மாதிரி (2026)

19அடுக்கு

எதிர்கால நியூக்ளியர் கடிகார இலக்கு

பல்வேறு கடிகாரங்களின் துல்லிய நிலைத்தன்மை அடுக்கு (10⁻ⁿ)	தொடர் 1
குவார்ட்ஸ் கடிகாரம்	6அடுக்கு
சீசியம் அணுக்கடிகாரம் (1955)	10அடுக்கு
சீசியம் நீரூற்று கடிகாரம்	16அடுக்கு
ஸ்ட்ரோண்டியம் ஆப்டிகல் கடிகாரம்	18அடுக்கு
தோரியம் நியூக்ளியர் முன்மாதிரி (2026)	15அடுக்கு
எதிர்கால நியூக்ளியர் கடிகார இலக்கு	19அடுக்கு

எண் அதிகமாக இருந்தால் துல்லியம் அதிகம் (எ.கா: 15 என்பது 10⁻¹⁵ துல்லியத்தைக் குறிக்கும்)

இதன் பொருள் என்ன? உலகை மாற்றும் எதிர்காலப் பயன்பாடுகள்

பொதுமக்கள் பலருக்கு ஒரு இயல்பான சந்தேகம் எழலாம்: “நமது கைக்கடிகாரத்தில் உள்ள வினாடிகள் நமக்கு போதுமானதாக இருக்கும்போது, ஒரு வினாடியின் கோடி கோடியில் ஒரு பங்கை இத்தனை துல்லியமாக அளவிடுவதால் என்ன பயன்?” உண்மையில், நமது நவீன அறிவியல் நாகரிகத்தின் மிக உன்னதமான அடித்தளங்கள் அனைத்தும் கால அளவீட்டின் மீதே கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த நியூக்ளியர் கடிகாரங்கள் மனித குலத்திற்கு வழங்கவுள்ள 4 மாபெரும் புரட்சிகள் இதோ:

1. விண்வெளி மற்றும் ஜிபிஎஸ் (GPS) வழிசெலுத்தலில் மில்லிமீட்டர் துல்லியம்:
இன்று நாம் அனைவரும் பயன்படுத்தும் ஜிபிஎஸ் மற்றும் நேவிக் (NavIC) அமைப்புகள் செயற்கைக்கோள்களிலுள்ள கடிகாரங்களின் நேர வித்தியாசத்தைக் கொண்டே நமது இருப்பிடத்தைக் கணக்கிடுகின்றன. ஒளியின் வேகம் ஒரு வினாடிக்கு 3 லட்சம் கிலோமீட்டர் என்பதால், செயற்கைக்கோள் கடிகாரத்தில் ஏற்படும் வெறும் ஒரு மைக்ரோ வினாடி (வினாடியின் பத்து லட்சத்தில் ஒரு பங்கு) பிழை கூட பூமியில் சுமார் 300 மீட்டர் தூரப் பிழையை ஏற்படுத்திவிடும்! நியூக்ளியர் கடிகாரங்களை விண்கலங்களில் பொருத்தும் போது, இந்த இருப்பிடப் பிழையானது மில்லிமீட்டர் அளவுக்குக் குறைக்கப்படும். இது தானியங்கி வாகனங்கள் விபத்தின்றிச் செயல்படவும், எதிர்காலத்தில் செவ்வாய் கிரகத்திற்கும் ஆழமான விண்வெளிக்கும் செல்லும் மனித விண்கலங்கள் பூமியின் வழிகாட்டல் இன்றியே தன்னாட்சியுடன் வழியைக் கண்டறியவும் பெரிதும் உதவும்.

2. சார்பியல் புவியியல் (Relativistic Geodesy) மற்றும் நிலநடுக்க முன்னெச்சரிக்கை:
ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீனின் பொது சார்பியல் தத்துவத்தின்படி (General Relativity), ஒரு பொருளின் மீது ஈர்ப்பு விசை அதிகமாக இருக்கும்போது காலம் மெதுவாக நகரும். பூமியின் மேற்பரப்பில் வெறும் ஒரு சென்டிமீட்டர் அல்லது மில்லிமீட்டர் உயரம் மாறுபட்டால் கூட, அங்கு ஈர்ப்பு விசை மாறுபடுவதால் நேரத்தின் ஓட்டத்தில் நுண்ணிய வித்தியாசம் ஏற்படும். நியூக்ளியர் கடிகாரங்களின் அபார துல்லியத்தால் இந்த நேர மாற்றத்தை உணர முடியும்! இதன் மூலம், பூமியின் டெக்டோனிக் தட்டுகள் நகர்வது, பூமிக்கடியில் எரிமலைக் குழம்புகள் (Magma) நகர்வது, பனிப்பாறைகள் உருகுவதால் ஏற்படும் கடல் மட்ட மாற்றங்கள் போன்றவற்றை கடிகாரங்களை வைத்தே துல்லியமாகக் கணக்கிட முடியும். இது எதிர்காலத்தில் நிலநடுக்க முன்னெச்சரிக்கை அமைப்புகளுக்குப் புதிய பாதையைத் திறக்கும்.

3. பிரபஞ்சத்தின் மாறிலிகள் உண்மையிலேயே மாறாதவையா?
இயற்பியலில் ஒளி வேகம் (c), நுண் கட்டமைப்பு மாறிலி (Fine-structure constant – α), எலக்ட்ரான்-புரோட்டான் நிறை விகிதம் போன்றவை பிரபஞ்சம் முழுவதும் எப்போதுமே மாறாத மாறிலிகள் (Fundamental Constants) என்று நாம் நம்புகிறோம். ஆனால் பிரபஞ்சம் தோன்றி 1,380 கோடி ஆண்டுகள் ஆகிவிட்ட நிலையில், இந்த மாறிலிகள் மிக மிக நுண்ணிய அளவில் காலப்போக்கில் மாறிக்கொண்டே இருக்கின்றனவா? இந்த விடை தெரியாத புதிருக்கு நியூக்ளியர் கடிகாரங்களால் விடையளிக்க முடியும். ஏனெனில் தோரியம் அணுக்கருவின் ஆற்றல் மட்டமானது மின்காந்த மாறிலிகளின் மாற்றங்களுக்கு வழக்கமான அணுக்களை விட 10,000 மடங்கு அதிக உணர்திறன் கொண்டது.

4. கண்ணுக்குத் தெரியாத இருண்ட பொருள் (Dark Matter) தேடல்:
நமது பிரபஞ்சத்தின் மொத்த நிறையில் சுமார் 85% கண்ணுக்குத் தெரியாத மர்மமான இருண்ட பொருளாகவே உள்ளது. இவை ஒளியை உமிழவோ உறிஞ்சவோ செய்வதில்லை என்பதால் தொலைநோக்கிகளால் இவற்றைக் காண முடிவதில்லை. எனினும், இருண்ட பொருளின் அலைகள் விண்வெளியில் நகர்ந்து பூமியைக் கடக்கும் போது, அவை அணுக்கருக்களின் ஆற்றல் மட்டங்களில் மிகச்சிறிய அதிர்வுகளை ஏற்படுத்தலாம் என்று கோட்பாட்டு இயற்பியலாளர்கள் கருதுகின்றனர். நியூக்ளியர் கடிகாரங்கள் இந்த அதிர்வுகளைக் கண்டறியும் உணர்கருவிகளாகச் செயல்படும். இதுபோன்ற ஆராய்ச்சிகள் நவீன அறிவியல் மாதிரிகள் மற்றும் குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்களுடன் இணைந்து பிரபஞ்சத்தின் ஆழமான மர்மங்களை விடுவிக்கப் பயன்படும்.

வரம்புகள்

இந்த ஆய்வு இயற்பியலின் பெரும் பாய்ச்சலாகக் கொண்டாடப்பட்டாலும், அறிவியல் பூர்வமாக நாம் புரிந்து கொள்ள வேண்டிய சில யதார்த்த வரம்புகளும் உள்ளன. தற்போது வியன்னாவில் உருவாக்கப்பட்டுள்ளது ஒரு ஆரம்பக்கட்ட ஆய்வக முன்மாதிரி (Laboratory Prototype) மட்டுமே ஆகும். உலகின் தலைசிறந்த ஒளியியல் அணுக்கடிகாரங்கள் (Optical Lattice Clocks) தற்போது எட்டியுள்ள 10⁻¹⁸ என்ற துல்லியத்தை இந்த முதல் நியூக்ளியர் கடிகாரம் இன்னும் தாண்டவில்லை (தற்போதைய துல்லியம் 10⁻¹⁵).

அடுத்தகட்டமாக, அதிக நிலைத்தன்மை கொண்ட புற ஊதா லேசர்களை உருவாக்குதல், தோரியம் படிகங்களின் தூய்மைத் தன்மையை மேலும் மேம்படுத்துதல், மற்றும் மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில் (Cryogenic temperatures) படிகத்தைப் பராமரித்து அணுக்கருவின் அதிர்வுகளை அளவிடுதல் போன்ற சவால்களை விஞ்ஞானிகள் எதிர்கொள்ள வேண்டியுள்ளது. இந்த மேம்பாடுகள் சாத்தியமாகும் போது, நியூக்ளியர் கடிகாரங்கள் 10⁻¹⁹ என்ற பிரமிக்கத்தக்க துல்லியத்தை எட்டும். அதாவது பிரபஞ்சத்தின் வயதான 1,380 கோடி ஆண்டுகளை விட 20 மடங்கு அதிகமான காலத்தில் கூட ஒரு வினாடி கூட பிழையின்றி இயங்கக்கூடிய காலம் பிறக்கும்.

சொல் விளக்கம்

இந்தக் கட்டுரையில் வரும் அறிவியல் சொற்கள்

10

Nuclear Clockநியூக்ளியர் கடிகாரம்ஒலிப்பு: நியூக்ளியர் கிளாக்

அணுக்கருவின் ஆற்றல் மட்ட அதிர்வுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு இயங்கும் மிகத் துல்லியமான கால அளவீட்டுக் கருவி.

Atomic Clockஅணுக்கடிகாரம்ஒலிப்பு: அட்டாமிக் கிளாக்

அணுவின் எலக்ட்ரான்கள் ஒரு நிலையிலிருந்து மற்றொரு நிலைக்கு மாறும்போது வெளிப்படும் அல்லது உறிஞ்சப்படும் மின்காந்த அலைகளைக் கொண்டு நேரத்தைக் கணிக்கும் சாதனம்.

Thorium-229தோரியம்-229ஒலிப்பு: தோரியம் 229

லேசர் கதிர்களால் எளிதில் தூண்டப்படக்கூடிய மிகக் குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட ஐசோமெரிக் நிலையைப் பெற்றுள்ள அரிய கதிரியக்கத் தனிம ஐசோடோப்.

Feedback Loopபின்னூட்ட வளையம்ஒலிப்பு: ஃபீட்பேக் லூப்

வெளியீட்டு சமிக்ஞையைக் கண்காணித்து உள்ளீட்டைத் தானாகவே மாற்றியமைத்து நிலைத்தன்மையை உறுதி செய்யும் தானியங்கி சுழற்சி முறை.

Optical Lattice Clockஒளியியல் வலைப்பின்னல் கடிகாரம்ஒலிப்பு: ஆப்டிகல் லாட்டிஸ் கிளாக்

லேசர் ஒளிக் கூண்டில் சிக்க வைக்கப்பட்ட அணுக்களின் எலக்ட்ரான் அதிர்வுகளைக் கொண்டு அளவிடும் நவீன கடிகாரம்.

Isomer Transitionஐசோமர் ஆற்றல் மாற்றம்ஒலிப்பு: ஐசோமர் டிரான்சிஷன்

அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களும் நியூட்ரான்களும் ஒரு குறிப்பிட்ட தூண்டப்பட்ட ஆற்றல் நிலையிலிருந்து தரை நிலைக்கு மாறும் இயற்பியல் நிகழ்வு.

Metrologyஅளவையியல்ஒலிப்பு: மெட்ராலஜி

அறிவியல் மற்றும் தொழில்துறைக்கான துல்லியமான அளவீடுகளைக் குறித்த கோட்பாட்டு மற்றும் செய்முறை அறிவியல் துறை.

Gravitational Redshiftஈர்ப்பு விசை நிறமாலை மாற்றம்ஒலிப்பு: கிராவிடேஷனல் ரெட்ஷிஃப்ட்

ஈர்ப்பு விசை அதிகமாக உள்ள இடத்தில் நேரம் மெதுவாக நகரும் என்பதை விளக்கும் ஐன்ஸ்டீனின் பொது சார்பியல் தத்துவ விளைவு.

Dark Matterஇருண்ட பொருள்ஒலிப்பு: டார்க் மேட்டர்

பிரபஞ்சத்தில் ஒளியை உமிழாமலும் உறிஞ்சாமலும் ஈர்ப்பு விசையை மட்டுமே செலுத்தும் புலப்படாத பொருள்.

Fine-Structure Constantநுண் கட்டமைப்பு மாறிலிஒலிப்பு: ஃபைன் ஸ்ட்ரக்சர் கான்ஸ்டன்ட்

அடிப்படைத் துகள்களுக்கு இடையேயான மின்காந்த விசையின் வலிமையைக் குறிக்கும் பிரபஞ்ச இயற்பியல் மாறிலி.

மேற்கோள்கள்

1. L. Toscani De Col et al. A thorium-229 optical nuclear clock with feedback loop, Nature 2026
2. Vienna University of Technology (TU Wien) Metrology Research Group
3. Schumm, T. et al. Laser excitation of the thorium-229 nucleus, Physical Review Letters & Nature 2024