Who decides how long a second is? - John Kitching

Translator: Keyur Patel Reviewer: Arvind Patil

In 1967, researchers from around the world

1967 में, दुनिया भर के शोधकर्ता एक लंबे समय से चल रहे

gathered to answer a long-running scientific question—

वैज्ञानिक प्रश्न का उत्तर देने के लिए एकत्रित हुए- एक

just how long is a second?

सेकंड कितना लंबा होता है?

It might seem obvious at first.

यह पहली बार में स्पष्ट लग सकता है।

A second is the tick of a clock,

एक सेकंड है घड़ी का टिक, एक पेंडुलम

the swing of a pendulum, the time it takes to count to one.

का झूला, एक तक गिनने में लगने वाला समय।

But how precise are those measurements?

लेकिन ये माप कितने सटीक हैं?

What is that length based on?

वह लंबाई किस पर आधारित है?

And how can we scientifically define this fundamental unit of time?

हम समय की इस मूलभूत इकाई को वैज्ञानिक रूप से कैसे परिभाषित कर सकते हैं?

For most of human history, ancient civilizations

अधिकांश मानव इतिहास के लिए, प्राचीन सभ्यताओं ने

measured time with unique calendars

अद्वितीय कैलेंडरों के साथ समय को मापा,

that tracked the steady march of the night sky.

जो रात के आकाश के स्थिर मार्च को ट्रैक करते थे।

In fact, the second as we know it wasn’t introduced until the late 1500’s,

असल में, दूसरा, जैसा कि हम जानते हैं कि इसे 1500 के दशक के

when the Gregorian calendar began to spread across the globe

उत्तरार्ध तक पेश नहीं किया गया था, जब ब्रिटिश उपनिवेशवाद के साथ-साथ

alongside British colonialism.

ग्रेगोरियन कैलेंडर दुनियाभर में फैलने लगा था।

The Gregorian calendar defined a day as a single revolution of the Earth

ग्रेगोरियन कैलेंडर ने एक दिन को पृथ्वी की अपनी धुरी के चारों ओर एक चक्कर के

about its axis.

रूप में परिभाषित किया।

Each day could be divided into 24 hours, each hour into 60 minutes,

प्रत्येक दिन को 24 घंटे में, प्रत्येक घंटे को 60 मिनट में

and each minute into 60 seconds.

और प्रत्येक मिनट को 60 सेकंड में विभाजित किया जा सकता है।

However, when it was first defined,

हालाँकि, जब इसे पहली बार परिभाषित किया गया था,

the second was more of a mathematical idea than a useful unit of time.

तो दूसरा समय की एक उपयोगी इकाई की तुलना में गणितीय विचार से अधिक था।

Measuring days and hours was sufficient for most tasks in pastoral communities.

पादरी समुदायों में अधिकांश कार्यों के लिए दिन और घंटे मापना पर्याप्त था।

It wasn’t until society became interconnected

तेज़-तर्रार रेलवे के ज़रिए जब तक समाज आपस में नहीं

through fast-moving railways that cities needed to agree on exact timekeeping.

जुड़ जाता, तब तक शहरों को सटीक टाइमकीपिंग पर सहमत होने की ज़रूरत नहीं थी।

By the 1950’s, numerous global systems required every second

1950 के दशक तक, जितनी भी संभव हो उतनी सटीकता के साथ, कई वैश्विक प्रणालियों

to be perfectly accounted for, with as much precision as possible.

के लिए हर सेकंड का पूरी तरह से हिसाब लगाना आवश्यक था।

And what could be more precise than the atomic scale?

और परमाणु पैमाने से ज्यादा सटीक और क्या हो सकता है?

As early as 1955, researchers began to develop atomic clocks,

1955 की शुरुआत में, शोधकर्ताओं ने परमाणु घड़ियों को विकसित करना शुरू किया,

which relied on the unchanging laws of physics

जो टाइमकीपिंग के लिए एक नई नींव स्थापित

to establish a new foundation for timekeeping.

करने के लिए भौतिकी के अपरिवर्तनीय नियमों पर निर्भर थीं।

An atom consists of negatively charged electrons

एक परमाणु में ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन होते हैं जो एक स्थिर

orbiting a positively charged nucleus at a consistent frequency.

आवृत्ति पर धनात्मक रूप से आवेशित नाभिक की परिक्रमा करते हैं।

The laws of quantum mechanics keep these electrons in place,

क्वांटम यांत्रिकी के नियम इन इलेक्ट्रॉनों को यथावत बनाए रखते हैं,

but if you expose an atom to an electromagnetic field

लेकिन यदि आप किसी परमाणु को प्रकाश या रेडियो तरंगों

such as light or radio waves,

जैसे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में उजागर

you can slightly disturb an electron’s orientation.

करते हैं, तो आप इलेक्ट्रॉन के उन्मुखीकरण को थोड़ा बाधित कर सकते हैं।

And if you briefly tweak an electron at just the right frequency,

और यदि आप किसी इलेक्ट्रॉन को सही आवृत्ति पर थोड़े समय के लिए घुमाते हैं,

you can create a vibration that resembles a ticking pendulum.

तो आप एक ऐसा वाइब्रेशन बना सकते हैं जो टिक रहे पेंडुलम जैसा दिखता हो।

Unlike regular pendulums that quickly lose energy, electrons can tick for centuries.

नियमित पेंडुलम के विपरीत, जो तेज़ी से ऊर्जा खो देते हैं,

इलेक्ट्रॉन सदियों तक टिक सकते हैं।

To maintain consistency and make ticks easier to measure,

स्थिरता बनाए रखने और टिक्स को मापने में आसान बनाने के लिए,

researchers vaporize the atoms,

शोधकर्ता परमाणुओं को वाष्पीकृत करते हैं,

converting them to a less interactive and volatile state.

जिससे वे कम संवादात्मक और अस्थिर अवस्था में परिवर्तित हो जाते हैं।

लेकिन यह प्रक्रिया परमाणु की उल्लेखनीय रूप से तेज़ टिकने की गति को धीमा नहीं करती है।

But this process doesn’t slow down the atom’s remarkably fast ticking.

Some atoms can oscillate over nine billion times per second,

कुछ परमाणु प्रति सेकंड नौ बिलियन से अधिक बार दोलन कर सकते हैं,

giving atomic clocks an unparalleled resolution for measuring time.

जिससे परमाणु घड़ियों को समय मापने के लिए एक अद्वितीय रिज़ॉल्यूशन मिलता है।

And since every atom of a given elemental isotope is identical,

और चूंकि किसी दिए गए मौलिक आइसोटोप का प्रत्येक परमाणु समान होता है,

two researchers using the same element and the same electromagnetic wave

इसलिए एक ही तत्व और एक ही विद्युत चुम्बकीय तरंग का उपयोग करने वाले

should produce perfectly consistent clocks.

दो शोधकर्ताओं को पूरी तरह से सुसंगत घड़ियों का उत्पादन करना चाहिए।

But before timekeeping could go fully atomic,

लेकिन इससे पहले कि टाइमकीपिंग पूरी तरह से परमाणु हो सके,

countries had to decide which atom would work best.

देशों को यह तय करना था कि कौन सा परमाणु सबसे अच्छा काम करेगा।

This was the discussion in 1967,

1967 में वजन और माप के

at the Thirteenth General Conference of the International Committee

लिए अंतर्राष्ट्रीय समिति के तेरहवें आम सम्मेलन में इस

for Weights and Measures.

पर चर्चा हुई थी।

There are 118 elements on the periodic table,

आवर्त सारणी में 118 तत्व हैं,

each with their own unique properties.

जिनमें से प्रत्येक के अपने विशिष्ट गुण हैं।

For this task, the researchers were looking for several things.

इस कार्य के लिए, शोधकर्ता कई चीजों की तलाश कर रहे थे।

The element needed to have long-lived

सटीक, दीर्घकालिक टाइमकीपिंग के लिए

and high frequency electron oscillation for precise, long-term timekeeping.

तत्व में लंबे समय तक रहने और उच्च आवृत्ति वाले इलेक्ट्रॉन दोलन की आवश्यकता होती है।

To easily track this oscillation,

इस दोलन को आसानी से ट्रैक करने के लिए,

it also needed to have a reliably measurable quantum spin—

एक विश्वसनीय रूप से मापने योग्य क्वांटम स्पिन की भी आवश्यकता होती है-

meaning the orientation of the axis about which the electron rotates—

जिसका अर्थ है कि अक्ष का उन्मुखीकरण जिसके चारों ओर इलेक्ट्रॉन घूमता है- साथ

as well as a simple energy level structure—

ही एक सरल ऊर्जा स्तर संरचना-

meaning the active electrons are few and their state is simple to identify.

जिसका अर्थ है कि सक्रिय इलेक्ट्रॉन कम हैं और उनकी स्थिति को पहचानना आसान है।

Finally, it needed to be easy to vaporize.

अंत में, इसे आसानी से वाष्पीकृत करना आवश्यक था।

The winning atom? Cesium-133.

जीतने वाला परमाणु? सीज़ियम-133।

Cesium was already a popular element for atomic clock research,

परमाणु घड़ी अनुसंधान के लिए सीज़ियम पहले से ही एक लोकप्रिय तत्व था,

and by 1968, some cesium clocks were even commercially available.

और 1968 तक, कुछ सीज़ियम घड़ियाँ व्यावसायिक रूप से भी उपलब्ध थीं।

All that was left was to determine how many ticks of a cesium atom

जो कुछ बचा था वह यह निर्धारित करने के लिए था कि एक सेकंड में सीज़ियम

were in a second.

परमाणु के कितने टिक होते हैं।

The conference used the most precise astronomical measurement

सम्मेलन में उस समय उपलब्ध एक सेकंड के सबसे सटीक खगोलीय मापन

of a second available at the time—

का उपयोग किया गया था-

beginning with the number of days in a year and dividing down.

जिसकी शुरुआत साल में आने वाले दिनों की संख्या और विभाजन से होती है।

When compared to the atom’s ticking rate,

परमाणु के टिकने की दर की तुलना में,

the results formally defined one second

परिणामों ने औपचारिक रूप से एक सेकंड को

as exactly 9,192,631,770 ticks of a cesium-133 atom.

सीज़ियम-133 परमाणु के ठीक 9,192,631,770 टिक्स

के रूप में परिभाषित किया।

Today, atomic clocks are used all over the Earth— and beyond it.

आज, परमाणु घड़ियों का उपयोग पूरी पृथ्वी और उसके बाहर भी किया जाता है।

From radio signal transmitters to satellites

ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम

for global positioning systems,

के लिए रेडियो सिग्नल ट्रांसमीटर से लेकर

these devices have been synchronized

सैटेलाइट तक, इन उपकरणों को वैश्विक स्तर पर एक समान समय

to help us maintain a globally consistent time—

बनाए रखने में हमारी मदद करने के लिए सिंक्रनाइज़ किया गया है-

with precision that’s second to none.

सटीकता के साथ जो किसी से पीछे नहीं है।