ആണവഘടികാരം

അണുക്കളുടെയും തൻമാത്രകളുടെയും സ്വാഭാവികമായ കമ്പനങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി നിർമിച്ചിട്ടുള്ളതും സമയനിർണയത്തിന് ഉപയോഗിക്കുന്നതുമായ ഉപകരണത്തെ ആണവഘടികാരം എന്നു പറയുന്നു. ഒരു ക്വാർട്സ് ക്രിസ്റ്റലിന്റെ മർദവൈദ്യുതീ (പീസോ-ഇലക്ട്രിക്) കമ്പനങ്ങളാണ് ക്വാർട്സ് ഘടികാരത്തെ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നത്. ഈ തത്ത്വമാണ് ആണവഘടികാരത്തിലും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ക്രിസ്റ്റൽ കമ്പനങ്ങളുടെ ആവൃത്തിയെ വിഭജിച്ച് ഘടികാരസൂചി തിരിക്കുന്നു. ഘടികാരത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുവേണ്ടിയാണ് അണുകമ്പനങ്ങളെ ആശ്രയിക്കുന്നത്. 1948-ൽ നിർമിച്ച ആദ്യത്തെ ആണവഘടികാരത്തിൽ അമോണിയാ (NH₃) തൻമാത്രയിലെ നൈട്രജൻ അണു ഹൈഡ്രജൻ അണുക്കളുടെ തലത്തിൽ ലംബമായി നടത്തുന്ന കമ്പനമാണ് മാനകം (standard) ആയി സ്വീകരിച്ചിരുന്നത്. പ്രതിലോമകമ്പനം എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഈ കമ്പനത്തിന്റെ ആവൃത്തി 23870 മെഗാ സൈക്കിൾസ് സെക്കൻഡ് ആണ് (ഒരു മെഗാ സൈക്കിൾ = 10⁶ ദശലക്ഷം സൈക്കിൾ). അമോണിയാഘടികാരത്തിന്റെ കൃത്യത 109-ൽ 3 ഭാഗമാണ്. മേസർതത്ത്വത്തെ (Maser Principle)^[1] ആസ്പദമാക്കിയുള്ള ആണവഘടികാരങ്ങൾക്ക് ഇതിനേക്കാൾ മെച്ചപ്പെട്ട പ്രവർത്തനസ്ഥിരത നേടാൻ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല.

ആണവഘടികാരം
തരം	ക്ലോക്
വ്യവസായം	ടെലികമ്മ്യുണിക്കേഷൻ സയിൻസ്
ഉപയോഗം	GPS
ഇന്ധനസ്രോതസ്സ്	വൈദ്വ്യുതി
Powered	Yes
കണ്ടുപിടിച്ചത്	യു എസ്സ് നാഷണൽ ബ്യൂറോ ഒഫ് സ്റ്റാൻഡാർഡ്
കണ്ടുപിടിച്ചത്	1949

ആണവഘടികാരത്തിന്റെ അത്യാധുനിക രൂപങ്ങളിൽ അണുപുഞ്ജാനുനാദം (atomic beam resonance)^[2] എന്ന തത്ത്വമാണ് പ്രയോജനപ്പെടുത്തിയിട്ടുള്ളത്. സീഷിയം (Caesium)^[3] അണുവിന് അണുകേന്ദ്രചക്രണം (nuclear spin)^[4] മൂലം രണ്ടു വിഭിന്ന കാന്തികാവസ്ഥകളുണ്ട്. ഒരു അവസ്ഥയിൽനിന്നു, മറ്റേതിലേക്കുള്ള സംക്രമണത്തിന്റെ ആവൃത്തി 9,192,631,830 സൈ/സെ. 1010-ൽ 1 എന്ന പരിധിക്കുള്ളിൽ സുസ്ഥിരമാണ്. രന്ധ്രാനുനാദകങ്ങളിൽവച്ച് (cavity resonator)^[5] ഉച്ചാവൃത്തിയിലുള്ള കാന്തികമണ്ഡലങ്ങളിൽനിന്നും ഊർജാവശോഷണം നടത്തിയാണ് പ്രസ്തുത സംക്രമണം സാധിക്കുന്നത്. കാന്തികമണ്ഡലം, താപമാനം തുടങ്ങിയവയിലുണ്ടാകാവുന്ന ചിട്ടയില്ലാത്ത മാറ്റങ്ങളൊന്നും ആവൃത്തിയെ ബാധിക്കുകയില്ല. ആവർത്തിച്ചുള്ള മാപനങ്ങൾ മൂലം ഘടികാരത്തിന്റെ കൃത്യത 1011-ൽ 3 ഭാഗംവരെ വർധിക്കാവുന്നതാണ്. വാഷിങ്ടണിലുള്ള നാവികഗവേഷണ ലാബറട്ടറിയിൽ ഒരു സീഷിയം ഘടികാരം ഉണ്ട്. സീഷിയം ഉപയോഗിച്ചുള്ള ആണവഘടികാരത്തിന് 20 ബില്യൺ വർഷം കൃത്യതയോടെ പ്രവർത്തിക്കുവാൻ കഴിയും. റുബീഡിയം ഉപയോഗിച്ചുള്ള ആണവഘടികാരവും വികസിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്. പക്ഷേ ഇതിന് സീഷിയത്തിന്റെ അത്ര കൃത്യത ലഭ്യമല്ല.