आणवीय कालमापक : सेकंद हे कालमापनाचे एकक पृथ्वीच्या दैनंदिन गतीवर किंवा सूर्याभोवतालच्या भ्रमणगतीवर आधारलेले आहे. परंतु या दोन्ही गती संपूर्णपणे नियमित नाहीत शिवाय त्यांच्या मापनाची अचूकता विशिष्ट मर्यादेच्या पलीकडे जाऊ शकत नाही. १९६४ पासून सिझियम (१३३) अणूच्या विशिष्ट ऊर्जास्थितीमधील पुंजसंक्रमणावर (प्रारणाचा पुंज एकदम उत्सर्जित झाल्याने ऊर्जापातळीत होणाऱ्या बदलावर) आधारलेले आणवीय सेकंद हे कालमापनाचे एकक म्हणून निश्‍चित करण्यात आले आहे. आणवीय पुंज-संक्रमणाने नियंत्रित केल्या जाणाऱ्या कालमापकाला ‘आणवीय कालमापक’ असे म्हणतात. या प्रकारची कालमापके इतकी अचूक चालतात की, त्यात एक वर्षामध्ये पडणारी तफावत १/१००० सेकंदाइतकी असते.
आणवीय वर्णपटातील प्रत्येक रेषेशी ठराविक कंप्रता (दर सेकंदास होणारी कंपनसंख्या) निगडित झालेली असते. तेव्हा कंप्रता माहीत असल्यास विशिष्ट कालखंडात होणारी कंपने मोजून त्यावरून त्या कालखंडाचे मापन करता येईल. अशा प्रकारच्या कालमापकाची कल्पना प्रथम आर. व्ही. पाउंड यांनी १९४६ मध्ये मांडली व अमोनियाचा उपयोग करून या प्रकारचे कालमापक प्रथम टाउन्स यांनी तयार केले (१९५४). हायड्रोजन, रूबिडियम, थॅलियम व सिझियम या मूलद्रव्यांवर आधारलेली कालमापकेही नंतर तयार करण्यात आली. सिझियम (१३३) च्या शलाकेचा वापर करून चालणाऱ्या व सध्या प्रमाणभूत मानण्यात येणाऱ्या आणवीय कालमापकाची रचना स्थूलमानाने पुढे दिली आहे.
सिझियम (१३३) अणूच्या दोन ऊर्जास्थितींमध्ये एक सूक्ष्म ऊर्जांतर असते. सिझियम अणुकेंद्राचे परिवलन (स्वत: अक्षाभोवती फिरणे) व अणूतील सर्वांत बाहेरच्या इलेक्ट्रॉनाचे परिवलन यांच्या दिशा परस्परांसारख्याच आहेत की परस्परांविरुद्ध आहेत, यांवर हे ऊर्जांतर अवलंबून असते. या ऊर्जांतरामुळे सिझियम-वर्णपटातील रेषांना ‘अतिसूक्ष्म रचना’ प्राप्त होते. या अतिसूक्ष्म रचनेशी संलग्न कंप्रता-फरक ९,१९,२६,३१,७७० हर्ट्‍‍झ असून ही प्रमाण कंप्रता मानण्यात येते (हर्ट्‍‍झ कंप्रतेचे एकक आहे).
एका भट्टीत सिझियम तापवून त्याची वाफ करतात. ती वाफ एका लांब नळीतून जात असते. नळीच्या बाजूला एक कर्षुक (चुंबक) ठेवलेला असतो या कर्षुकामुळे वरील दोन ऊर्जास्थितींपैकी एका ऊर्जास्थितीतील सर्व अणूंचे विचलन होऊन ते नळीच्या बाजूवर जाऊन पडतात व फक्त दुसऱ्या ऊर्जास्थितीतील अणूंची शलाका पुढे जाते. ही शलाका एका अति-उच्च कंप्रतेच्या रेडिओ तरंगांच्या क्षेत्रामधून जाते. या तरंगांची कंप्रता हवी तशी कमीजास्त करता येते. जेव्हा ही कंप्रता वरील दोन ऊर्जास्थितींतील कंप्रता-फरकाइतकी होते तेव्हाच फक्त त्या क्षेत्रामधून जाणाऱ्या अणूंचे पहिल्या स्थितीत संक्रमण होते. मग त्यापुढे ठेवलेल्या दुसऱ्या कर्षुकामुळे त्यांचे पुन्हा विचलन होते व एका अभिज्ञातकावर (अणूचे अस्तित्व ओळखणाऱ्या साधनावर) पडतात आणि तो त्यांची नोंद करतो. अशा तऱ्हेने या रेडिओ तरंगांची कंप्रता निश्‍चित होते. या तरंगांची कंप्रता काही निश्‍चित गुणोत्तरात कमी करून ती एका समकालिक (समान आर्वतकाल म्हणजे एका फेरीस लागणारा काल असलेल्या) विद्युत् चलित्राला (मोटरला) देण्यात येते याच चलित्राने प्रत्यक्ष कालमापन होते. १००० वर्षांत १ सेकंदाची चूक होणारा ‘सिझियम कालमापक’ लंडनजवळील टेडिंग्टन येथील नॅशनल फिजिकल लॅबोरेटरीमध्ये बसविण्यात आला आहे.
पुरोहित, वा. ल.