ساخت دقیقترین ساعت اتمی جهان با فناوری های نوین امکان پذیر می شود

ساخت دقیقترین ساعت اتمی جهان در حالی امکان پذیر خواهد شد که این ساعت با دستاوردهای جدید علمی ساخته خواهد شد. در ادامه با میهن پست همراه شوید.

نوع جدیدی ساعت در راه است که می‌تواند میزان دقت ساعت‌های اتمی را افزایش دهد و زمان را بر اساس هسته «توریم ۲۲۹» اندازه‌گیری کند. در حال حاضر دقیقترین ساعت در جهان مبتنی بر الکترون‌ها درون یک پوسته اتمی است و بهترین ساعت‌های اتمی دقتی برابر یک قسمت در ۱۰ به توان ۱۸ دارند. حالا نوع جدیدی ساعت مبتنی بر ایزوتوپ توریم در راه است که البته برای اولین بار در سال ۲۰۰۳ پیشنهاد شد اما ساخت آن در دنیای واقعی دشوار بود.

محققان اخیرا در مقاله‌ای که در ژورنال «Physical Review Letters» چاپ شده، به اندازه‌گیری زمان با هسته توریم ۲۲۹ اشاره کرده‌اند:

«کاربردها و تحقیقات زیادی برای حالت توریم 229m از لیزر اشعه گاما گرفته تا ساعت هسته‌ای یونی دقیق و پایدار، ارائه شده است. این نوع ساعت‌ها امکان دستیابی به سطح جدیدی از دقت را برای کاوشگرهای فیزیک بنیادی فراهم می‌کند. برای مثال افراد می‌توانند به دنبال تغییر در ثابت‌های بنیادی، جستجوی ماده تاریک یا ردیاب موج گرانشی باشند. امکان استفاده از آن‌ها در زمین سنجی یا ناوبری مبتنی بر ماهواره نیز وجود دارد.»

ساعت‌های اتمی از اتم عناصر خاصی مانند «استرانسیوم» یا «ایتربیم» استفاده می‌کنند که برای تابش آن‌ها از لیزر استفاده می‌شود. این فرایند برانگیختگی الکترون‌ها در پوسته‌های اتمی را در پی دارد و باعث می‌شود که آن میان حالت‌های مختلف انرژی به این طرف و آن طرف بروند.

زمانی این نوسانات ایجاد می‌شود که الکترون‌ها از میان سطوح انرژی گذر کنند که توسط طول موج‌های خاص تابش الکترومغناطیسی تحریک می‌شوند. ساعت‌های اتمی از همین اصل استفاده می‌کنند، اما بجای الکترون به نوسان هسته تکیه می‌کنند.

با وجود چنین موضوعی، هسته‌های اتم برای این انتقال به مقدار زیادی انرژی نیاز دارند و برای نوسان بجای لیزرهای ساده باید از انرژی در مقیاس اشعه ایکس یا اشعه گاما استفاده کرد که کاربرد آن‌ها را کاهش می‌دهد و ما اشعه‌ای به این قدرتمندی نداریم.

با وجود چنین موضوعی، تریوم ۲۲۹ یک استثنا محسوب می‌شود و از میان هزاران هسته اتم، به انرژی کمی برای برانگیختگی این هسته نیاز است و می‌توان از تابش فرابنفش استفاده کرد. در حالی که چندین پژوهش در گذشته طول موج فرابنفش موردنیاز را به چندین مورد محدود کرده بودند، تحقیق جدید بهترین عملکرد را در این زمینه داشته است.