भारत में परमाणु घड़ियाँ

11 Apr भारत में परमाणु घड़ियाँ

( यह लेख  ‘दैनिक करेंट अफेयर्स’ के अंतर्गत  ‘ भारत’ में परमाणु घड़ियों ‘ के  विषय से संबंधित  है। यह लेख यूपीएससी सिविल सेवा परीक्षा के ‘ विज्ञान और प्रौद्योगिकी ’ खंड से संबंधित है।  इसमें YOJNA IAS टीम के सुझाव भी शामिल है। ) 

खबरों में क्यों ? 

• भारत रणनीतिक रूप से घड़ियों, स्मार्टफोन और लैपटॉप जैसे डिजिटल उपकरणों पर प्रदर्शित समय को भारतीय मानक समय के साथ सिंक्रनाइज़ करने के लिए देश भर में परमाणु घड़ियों का वितरण कर रहा है। 
• कारगिल युद्ध के बाद बीस साल पहले शुरू की गई इस पहल का उद्देश्य पूरे देश में टाइमकीपिंग में एकरूपता , सटीकता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करना है।

क्या है परमाणु घड़ियाँ ? 

• परमाणु घड़ियाँ उन्नत टाइमकीपिंग उपकरण हैं जो असाधारण सटीकता के साथ समय को मापने के लिए परमाणुओं के प्राकृतिक कंपन का उपयोग करती हैं।
• ये घड़ियाँ परमाणुओं के दोलनों पर निर्भर करती हैं, आमतौर पर सीज़ियम या रूबिडियम, जो अत्यधिक स्थिर टाइमकीपिंग संदर्भ के रूप में काम करती हैं।
• इन परमाणु कंपनों की आवृत्ति का पता लगाकर, परमाणु घड़ियाँ प्रति दिन एक सेकंड के कुछ अरबवें हिस्से के भीतर टाइमकीपिंग सटीकता बनाए रख सकती हैं।
• परमाणु घड़ी का विकास 1955 में लुईस एसेन द्वारा किया गया था। वर्तमान में, भारत के पास अहमदाबाद और फ़रीदाबाद में स्थित परमाणु घड़ियाँ हैं।

परमाणु घड़ियाँ कैसे काम करती हैं ? 

1. परमाणु घड़ियाँ एक विशिष्ट प्रकार के परमाणु का उपयोग करके संचालित होती हैं जिन्हें “सीज़ियम परमाणु” कहा जाता है। सीज़ियम परमाणु अत्यधिक स्थिर होते हैं और एक सटीक आवृत्ति प्रदर्शित करते हैं जिस पर उनके इलेक्ट्रॉन दोलन करते हैं। यह आवृत्ति परमाणु घड़ी में समय निर्धारण के लिए मूलभूत संदर्भ के रूप में कार्य करती है।
2. सीज़ियम परमाणुओं का उपयोग करके समय मापने की प्रक्रिया में, एक परमाणु घड़ी “माइक्रोवेव कैविटी” नामक घटक का उपयोग करती है। यह गुहा सीज़ियम वाष्प युक्त कक्ष के रूप में कार्य करती है। गुहा में एक माइक्रोवेव सिग्नल डाला जाता है, जो सीज़ियम परमाणुओं को कंपन से गुजरने के लिए प्रेरित करता है।
3. इस कंपन के दौरान, सीज़ियम परमाणु अत्यधिक विशिष्ट आवृत्ति वाले विकिरण का उत्सर्जन करते हैं। परमाणु घड़ी के भीतर एक डिटेक्टर इस उत्सर्जित विकिरण को पकड़ लेता है और इसकी तुलना एक पूर्व निर्धारित मानक आवृत्ति से करता है। इन आवृत्तियों के बीच किसी भी असमानता का उपयोग घड़ी के टाइमकीपिंग तंत्र में समायोजन करने के लिए किया जाता है।

विभिन्न प्रकार के परमाणु घड़ियाँ निम्नलिखित है – 

1. सीज़ियम परमाणु घड़ियाँ : सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रकार, सीज़ियम परमाणु घड़ियाँ, आमतौर पर माइक्रोवेव अनुनाद विधि का उपयोग करके सीज़ियम-133 परमाणु में संक्रमण की आवृत्ति को मापती हैं। ये घड़ियाँ अत्यधिक सटीक हैं और इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ़ यूनिट्स (SI) में दूसरे को परिभाषित करने के लिए प्राथमिक मानक के रूप में काम करती हैं।
2. रुबिडियम परमाणु घड़ियाँ : रुबिडियम परमाणु घड़ियाँ सीज़ियम घड़ियों के समान ही काम करती हैं लेकिन इसके बजाय संदर्भ के रूप में रुबिडियम परमाणुओं का उपयोग करती हैं। वे आम तौर पर सीज़ियम घड़ियों की तुलना में छोटे, कम महंगे और अधिक पोर्टेबल होते हैं, जो उन्हें उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाते हैं जहां आकार और लागत महत्वपूर्ण कारक होते हैं।
3. हाइड्रोजन मेसर घड़ियाँ : हाइड्रोजन मेसर घड़ियाँ सीज़ियम घड़ियों से भी अधिक सटीक होती हैं। वे हाइड्रोजन परमाणुओं के हाइपरफाइन संक्रमण पर भरोसा करते हैं और बहुत अधिक आवृत्तियों पर काम करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बेहतर अल्पकालिक स्थिरता और सटीकता होती है। इन घड़ियों का उपयोग आमतौर पर वैज्ञानिक अनुसंधान, उपग्रह नेविगेशन सिस्टम और अंतरिक्ष अभियानों में किया जाता है।
4. ऑप्टिकल परमाणु घड़ियाँ: ऑप्टिकल परमाणु घड़ियाँ पारंपरिक परमाणु घड़ियों की तुलना में और भी अधिक सटीकता प्राप्त करने के लिए, स्ट्रोंटियम या येटरबियम जैसे परमाणुओं में ऑप्टिकल संक्रमण का उपयोग करती हैं। ऑप्टिकल आवृत्तियों पर काम करके, वे संभावित रूप से और भी अधिक सटीकता के साथ दूसरे को फिर से परिभाषित कर सकते हैं। इस क्षेत्र में अनुसंधान जारी है, जिसमें ऑप्टिकल घड़ियाँ मौलिक भौतिकी अनुसंधान और वैश्विक पोजिशनिंग सिस्टम जैसे क्षेत्रों में भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए संभावनाएं दिखा रही हैं।

भारत द्वारा परमाणु घड़ियाँ को अपनाने के पीछे दिए जाने वाला तर्क क्या है ?

कारगिल युद्ध के दौरान ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (जीपीएस) की जानकारी से इनकार के जवाब में भारत ने परमाणु घड़ियां विकसित करने के प्रयास शुरू किए। रक्षा, साइबर सुरक्षा और ऑनलाइन लेनदेन के लिए स्वतंत्र टाइमकीपिंग क्षमताओं की स्थापना आवश्यक है।

• राष्ट्रीय सुरक्षा और आत्मनिर्भरता :  वर्तमान में, भारत भारतीय क्षेत्रीय नेविगेशन सैटेलाइट सिस्टम (NavIC) जैसे महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे के लिए विदेशी परमाणु घड़ियों, विशेष रूप से अमेरिका में मौजूद घड़ियों पर निर्भर है। अपनी स्वयं की परमाणु घड़ियाँ विकसित करने से भारत को अपने टाइमकीपिंग बुनियादी ढांचे को नियंत्रित करने की अनुमति मिलती है, जिससे बाहरी स्रोतों पर निर्भरता कम हो जाती है। संभावित संघर्षों के दौरान यह महत्वपूर्ण है जहां विदेशी संकेतों तक पहुंच प्रतिबंधित हो सकती है।
• उन्नत सटीकता और विश्वसनीयता :  पारंपरिक तरीकों की तुलना में परमाणु घड़ियाँ बेजोड़ सटीकता प्रदान करती हैं। उन्हें पूरे देश में तैनात करके, भारत सभी डिजिटल उपकरणों को भारतीय मानक समय (आईएसटी) के साथ सिंक्रनाइज़ कर सकता है, जिससे एकीकृत और अत्यधिक सटीक समय संदर्भ सुनिश्चित हो सके। इसका मतलब विभिन्न क्षेत्रों में बेहतर प्रदर्शन है:

1. दूरसंचार नेटवर्क के सुचारू संचालन, के लिए : संचार नेटवर्क के सुचारू संचालन, त्रुटियों को कम करने और निर्बाध डेटा स्थानांतरण सुनिश्चित करने के लिए सटीक समय आवश्यक है।
2. वित्तीय प्रणालियाँ : परमाणु घड़ी की सटीकता के साथ वित्तीय लेनदेन की टाइमस्टैम्पिंग त्रुटियों को कम करती है और उच्च-आवृत्ति व्यापार में धोखाधड़ी के खिलाफ सुरक्षा उपाय करती है।
3. नेविगेशन सेवाएँ : भारत की NavIC प्रणाली घरेलू परमाणु घड़ियों द्वारा प्रदान की गई बढ़ी हुई टाइमिंग से लाभ उठा सकती है, जिससे अधिक विश्वसनीय पोजिशनिंग डेटा प्राप्त होगा।
4. साइबर सुरक्षा : भारत की बढ़ती डिजिटल अर्थव्यवस्था में, परमाणु घड़ियाँ लेनदेन के लिए टाइमस्टैम्प की सटीकता सुनिश्चित करती हैं, धोखाधड़ी को रोकती हैं, डेटा अखंडता सुनिश्चित करती हैं और साइबर सुरक्षा उपायों को मजबूत करती हैं।

• “एक राष्ट्र, एक समय”: परमाणु घड़ियों के नेटवर्क के साथ, भारत पूरे देश में एक एकीकृत और सटीक समय मानक प्राप्त कर सकता है। यह राष्ट्रीय एकजुटता की भावना को बढ़ावा देता है और नागरिकों और व्यवसायों के लिए समय-संबंधी गतिविधियों को सरल बनाता है।’
• महत्वपूर्ण बुनियादी ढाँचा और पावर ग्रिड : परमाणु घड़ियाँ बिजली ग्रिड, परिवहन प्रणाली और आपातकालीन सेवाओं सहित महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे को सिंक्रनाइज़ करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।

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प्रारंभिक परीक्षा के लिए अभ्यास प्रश्न :  

Q1. भारतीय क्षेत्रीय नेविगेशन सैटेलाइट सिस्टम (आईआरएनएसएस) के संदर्भ में, निम्नलिखित कथनों पर विचार करें: (यूपीएससी-2018)

1. आईआरएनएसएस के तीन उपग्रह भूस्थिर कक्षाओं में और चार उपग्रह भू-समकालिक कक्षाओं में हैं।
2. आईआरएनएसएस पूरे भारत और इसकी सीमाओं से परे लगभग 5500 वर्ग किलोमीटर को कवर करता है।
3. भारत के पास 2019 के मध्य तक पूर्ण वैश्विक कवरेज के साथ अपना स्वयं का उपग्रह नेविगेशन सिस्टम होगा।

ऊपर दिए गए कथनों में से कौन सा/से सही है/हैं?

A.  केवल 1

B. केवल 1 और 2

C. केवल 2 और 3

D. इनमें से कोई नहीं।

उत्तर :  A

Q2. परमाणु घड़ियों में माइक्रोवेव गुहा का प्राथमिक कार्य क्या है?

A. परमाणु कंपन उत्पन्न करना

B. सीज़ियम परमाणुओं का फंसना

C. विकिरण उत्सर्जित करना

D. आवृत्तियों की तुलना करना

उत्तर: B

मुख्य परीक्षा के लिए अभ्यास प्रश्न : 

Q1. दूरसंचार नेटवर्क, पावर ग्रिड और वित्तीय प्रणालियों के लिए सिंक्रनाइज़ेशन बनाए रखने में उनकी भूमिका पर विचार करते हुए, साइबर हमलों के खिलाफ महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे की लचीलापन बढ़ाने में परमाणु घड़ियों की प्रभावशीलता का मूल्यांकन करें।

Dr. Akhilesh Kumar Shrivastava

Qualified Preliminary and Main Examination ( Written ) and Shortlisted for Personality Test (INTERVIEW)  three times Of UPSC CIVIL SERVICES EXAMINATION in the year of 2017, 2018 and 2020. Shortlisted for Personality Test (INTERVIEW) of 64th and 67th BPSC CIVIL SERVICES EXAMINATION.

M. A  M. Phil and Ph. D From (SLL & CS) JAWAHARLAL NEHRU UNIVERSITY, NEW DELHI.