دانشمندان در مرکز فناوریهای کوانتومی سنگاپور (CQT) موفق به ساخت دقیق ترین ساعت اتمی جهان شده اند که میتواند ثانیه را با دقتی بی نظیر اندازه گیری کند. این ساعت جدید، که از عنصر لوتیوم ساخته شده، قادر است زمان را تا تریلیونths از ثانیه پیگیری کند و به اعتقاد محققان، از ساعتهای اتمی قبلی که از عناصر دیگر ساخته شده بودند، پیشی گرفته است.
دقت بی نظیر ساعت اتمی لوتیوم
این ساعت به قدری قابل اعتماد است که برای از دست دادن یک ثانیه بیش از ۲۶۰ میلیارد سال زمان نیاز دارد. موری بارت، رهبر تیم تحقیقاتی از دانشگاه ملی سنگاپور، با اعتماد به نفس اعلام کرد: "من مطمئن هستم که آنچه اکنون داریم، دقیق ترین ساعت در جهان است." این ساعت قادر است زمان را تا ۱۹ رقم اعشار اندازه گیری کند که به عنوان کمترین حد گزارش شده برای هر ساعت اتمی نوری تا به امروز شناخته میشود.
بیشتر بخوانید: گروه خودروسازی جیلی از باتریهای جدید با شارژ سریعتر رونمایی کرد
روش جدید اندازهگیری زمان
ساعتهای اتمی زمان را با نظارت بر انتقالات اتمی اندازه گیری میکنند، جایی که یکی از الکترونهای اتم تغییر سطح انرژی میدهد. فرکانس این انتقال یک ویژگی ثابت از اتم است. برای این ساعت جدید، یک لیزر به این انتقال متصل شده و نوسانات نور مانند یک پاندول عمل میکنند تا زمان را شمارش کنند. این روش بنیادی، برای دههها مورد استفاده قرار گرفته است و اتمهای سزیم از دهه ۱۹۶۰ به عنوان استاندارد جهانی زمان شناخته شده اند.
اما دانشمندان به دنبال ارتقای مرزهای نگهداری زمان با استفاده از عناصر دیگری مانند یترابیوم، استرانسیوم و آلومینیوم هستند، که به مراتب سریعتر از سزیم نوسان میکنند و به همین دلیل میتوانند زمان را با دقت بیشتری اندازه گیری کنند. تیم تحقیقاتی حاضر، به نظر میرسد که تنها گروهی است که در حال حاضر از عنصر لوتیوم برای نگهداری زمان استفاده میکند.
پس از اندازهگیری فرکانس ساعت لوتیوم، دانشمندان عدم قطعیت ۱ × ۱۰–۱۹ را گزارش کردند که در نشریه Nature منتشر شده است. عملکرد قوی لوتیوم ناشی از ویژگیهای اتمی آن است. انتقال ساعت آن به سختی تحت تأثیر تغییرات دما یا میدان مغناطیسی قرار میگیرد، دو عاملی که میتوانند فرکانس عناصر دیگر را مختل کنند.
پیشرفتهای آینده و کاربردهای ساعت اتمی
بارت همچنین گفت: "در آینده، من نمیبینم که چگونه این ساعت میتواند شکست بخورد. ویژگیهای خوب به این معنی است که دقت بالا حتی در محیطهای مختلف نیز حاصل میشود. ساعت لوتیوم حتی در شرایط متغیر از گرم ترین نقطه ثبت شده بر روی زمین در دره مرگ تا سردترین نقطه در فلات قطب جنوب پایدار خواهد بود."
تیم تحقیقاتی بیش از یک دهه را صرف مهندسی دقیق تنظیمات ساعت اتمی خود و آزمایش ویژگیهای مختلف اتم کرده است. آنها نه تنها برآورد خود از دقت ساعت را محاسبه کردند، بلکه آن را با مقایسه دو ساعت لوتیوم با یکدیگر تأیید کردند. تیکهای این دو ساعت تا رقم ۱۹ دقیقاً برابر بود که تیم آن را دقیق ترین مقایسه ساعت انجام شده تاکنون میداند.
به منظور ایجاد مقایسههای جدید و بررسی کاربردهای آینده، این ساعت نیاز دارد که از آزمایشگاه خارج شود. محققان انتظار دارند که بتوانند ساعت خود را کوچکتر کنند بدون اینکه دقت آن تحت تأثیر قرار گیرد. این نوع ساعتها نه تنها زمان را با دقت فوق العاده ای نگه میدارند، بلکه میتوانند به کاوش سوالات بی پاسخ در فیزیک، شناسایی تغییرات جزئی در گرانش و بازتعریف چگونه ثانیه در آینده کمک کنند.
بدنه بین المللی مسئول استانداردهای زمانی در حال بررسی دادههای ساعتهای اتمی نوری جدید برای بازتعریف ثانیه در سال ۲۰۳۰ یا بعد از آن است. در حالی که یک ساعت استرانسیوم که در مارس گزارش شده است، قادر به اندازه گیری زمان تا ۱۹ رقم اعشار بود، ساعت لوتیوم جدید دقت را حتی بیشتر افزایش میدهد.
بیشتر بخوانید: آغاز فروش آیفون ۱۸ پرو و پرو مکس در سرتاسر جهان با صفهای طولانی در فروشگاههای اپل
