به گزارش خبرگزاری ایمنا، دانشمندان در اتریش به پیشرفتی مهم در ساخت نسل جدید ساعت‌های فوق‌دقیق دست پیدا کرده‌اند. این سامانه به‌جای تکیه بر تغییرات انرژی الکترون‌ها در اتم‌ها، از ویژگی‌های هسته اتم‌های توریم برای تثبیت فرکانس لیزر و اندازه‌گیری زمان استفاده می‌کند.
نتایج این پژوهش نشان می‌دهد ساعت هسته‌ای جدید می‌تواند بدون وابستگی به یک ساعت اتمی متعارف، پایداری خود را حفظ کند؛ قابلیتی که گامی مهم برای توسعه ابزارهای دقیق‌تر اندازه‌گیری زمان به‌شمار می‌رود.
هسته اتم‌ها به ظور معمول برای جابه‌جایی میان حالت‌های انرژی به انرژی بسیار زیادی نیاز دارند، اما هسته توریم ویژگی متفاوتی دارد. فاصله انرژی میان دو حالت هسته‌ای آن به‌اندازه‌ای کم است که می‌توان با استفاده از نور لیزر، این گذار را کنترل کرد.
پژوهشگران در سال ۲۰۲۴ توانستند این گذار هسته‌ای را به‌صورت آزمایشی شناسایی کنند و سپس با اتصال سامانه به یک ساعت اتمی نوری، امکان استفاده از هسته توریم به‌عنوان مرجعی دقیق برای اندازه‌گیری زمان را نشان دهند.
در این فناوری، لیزر به بلوری ویژه حاوی اتم‌های توریم تابانده می‌شود. اگر فرکانس لیزر از مقدار مناسب فاصله بگیرد، میزان جذب نور توسط هسته‌ها تغییر می‌کند. سامانه با تشخیص این تغییر، فرکانس لیزر را به‌طور خودکار اصلاح می‌کند تا نوسان آن پایدار بماند.
این سازوکار باعث می‌شود ساعت بتواند بدون اتکا به ساعت اتمی دیگر، عملکرد خود را تنظیم کند. پایداری هسته‌ها در برابر برخی عوامل محیطی نیز یکی از دلایل امیدواری دانشمندان به افزایش دقت این فناوری است.
اندازه‌گیری‌های اولیه نشان داده است که ساعت هسته‌ای وین به دقت نسبی حدود (10^{-15}) دست یافته است؛ رقمی معادل خطای تقریبی یک ثانیه در ۳۰ میلیون سال. این عدد برآوردی بر اساس دقت اندازه‌گیری‌شده است و به معنای آزمایش عملی ساعت در چنین بازه زمانی طولانی نیست.
با این حال، این نمونه اولیه هنوز از نظر دقت به پای بهترین ساعت‌های اتمی نوری جهان نرسیده است. پژوهشگران امیدوارند با استفاده از لیزرهای قدرتمندتر و بلورهای باکیفیت‌تر حاوی توریم، عملکرد آن را بهبود دهند. در صورت تحقق این هدف، ساعت‌های هسته‌ای می‌توانند علاوه بر افزایش دقت زمان‌سنجی، ابزارهای تازه‌ای برای بررسی ویژگی‌های بنیادی طبیعت و اندازه‌گیری دقیق‌تر کمیت‌های فیزیکی فراهم کنند.
نظر شما