7,2 milyar yıl boyunca hatasız çalışacak atom saati geliştirildi

Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, kararlılığı ve belirsizliği beş kentilyonda birin altında olan bir optik atomik saat inşa ettiler. Saat önümüzdeki yedi milyar yıl içinde sadece bir saniye kaybedecek ya da kazanacak. Bu nedenle, yaşamımız boyunca doğru zamanı göstermesi oldukça muhtemel.

Çin, atom saati geliştiren ikinci ülke oldu

Optik saatler bugün şekillenmekte olan gelecekte kritik bir role sahip. Bilim insanları optik saatler kullanarak daha doğru küresel konumlandırma sistemleri (GPS) ve kuantum anahtar dağıtımı geliştirebileceklerinden eminler.

Japonya, ABD ve Almanya’dan araştırma ekipleri atomik saatlerin geliştirilmesi üzerinde çalışıyor. Ancak en hassas atomik saat ABD’deki Colorado Üniversitesi’nde bulunuyor ve istikrarlı bir şekilde çalışıyor. Son başarılarıyla Çin, dünyada hassas zaman ölçümü yapan ikinci ülke oldu.

Saat sezyum atomlarını yukarı doğru serbest bırakırken, bu atomlar tıpkı bir çeşmeden akan su gibi yerçekimi nedeniyle Dünya’ya doğru geri düşüyor. Atomlar daha sonra mikrodalga darbeleriyle uyarılıyor, bu da elektronların ışık parçacıklarını emip yaymasına ve farklı enerji seviyelerine atlamasına neden oluyor.

Bu tür döngülerin her biri saniyenin kesirlerini oluşturan küçük bir tikten ibaret ve bu da bilim insanlarının birkaç katrilyonda bire kadar hassas zaman tutmasını sağlıyor. Bu nedenle araştırmacılar mikrodalgayı lazer ışığı ile değiştiren optik bir saat geliştiriyor. Bunun saatin performansını iki kat artıracağı tahmin ediliyor.

Gelecek için optik saatler

Optik dijital saatleri benimsemek için beş kentilyonda birin altında kararlılık ve iki kentilyonda birin altında belirsizlik elde etmek üzere en az üç laboratuvara ihtiyaç duyuyoruz. Çinli araştırmacılar stronsiyum atomlarını birkaç mikro-Kelvin sıcaklığa kadar soğuttular. Ardından, onları kesişen lazer ışınlarının yardımıyla oluşturulan tek boyutlu bir kafes içine hapsettiler. Daha sonra atomları tetiklemek ve kararlı ve hassas bir saat geçişi sağlamak için ultra kararlı bir lazer kullandılar.

Diğer bağımsız saatlerle yapılan karşılaştırmalar, optik saatin 2,2 kentilyonda bire kadar kararlı olduğunu, belirsizliğinin ise 4,4 kentilyonda bir olduğunu doğruladı. Bu, geliştirilen saatin 7,2 milyar yılda bir saniye kaybedeceğini veya kazanacağı anlamına geliyor. Dolayısıyla zamanı yanlış ölçme gibi bir ihtimal bulunmuyor demek çok da yanlış olmayacaktır.

Araştırmacılar ayrıca iterbiyum gibi diğer atomları da kullanarak saat yapmayı ve zaman tutmadaki farklılıkları karşılaştırmayı planlıyor. South China Morning Post’un haberine göre araştırmacılar ayrıca çalışmalarının fizikteki temel teorileri test etmek ve yerçekimsel dalgalar ile karanlık maddeyi araştırmak için yeni yollar açtığını söyledi.