Bilim insanları nükleer saatler üzerinde uzun süredir çalışmalarını sürdürüyor. Önünde zorlu engellerin bulunduğu bu çığır açacak çalışmada ilk prototip üretildi.
Temel bileşenleri belirlenerek ilk prototipi başarıyla geliştirilen nükleer saatin zamanı daha yüksek hassasiyetle ölçme potansiyeline sahip olacağı belirtildi.
Nükleer saatler, uzun süredir bilimsel araştırmaların odağındaydı, ancak çeşitli zorluklarla karşılaşılıyordu.
100 BİN KAT DAHA KÜÇÜK
Atom saatleri, atomdaki elektronların enerji durumlarındaki değişikliklere dayanarak çalışmakta. Atomlar, bu enerji geçişleri sırasında belirli bir frekansta enerji yayar. Bu frekansın ölçülmesi, atom saatlerinin doğruluğunu belirler. Geleneksel atom saatlerinde genellikle sezyum atomları kullanılırken, stronsiyum elementinin daha hassas sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.
Nükleer saatler ise zamanı atom çekirdeğindeki enerji değişimlerine dayanarak ölçmeyi amaçlamaktadır. Atom çekirdeği, atomdan yaklaşık 100 bin kat daha küçük bir yapı olduğundan, bu enerji değişimlerinin daha hassas ölçümler yapılmasını sağlayabileceği düşünülmektedir.
TORYUM-229 İZOTOPU
Ancak, bilim insanlarının karşılaştığı en büyük zorluklardan biri, atom çekirdeklerinin enerji durumlarını değiştirememeleriydi. Bu sorunu aşmak için toryum elementinin toryum-229 izotopuna odaklanıldı. Toryum-229’un çekirdeğindeki enerji değişimlerinin daha az enerji gerektirdiği ve dolayısıyla daha uygun bir seçenek olduğu belirlendi.
Bu yıl, araştırmacılar toryum-229’un çekirdeğinde enerji durumunu değiştirmeyi başardı. Şimdi, bu başarının ardından, Nature dergisinde yayımlanan araştırma sonuçlarına göre, ilk nükleer saat prototipi geliştirildi. Ekip, kalsiyum florürden bir kristal yaparak içine toryum atomlarının çekirdeklerini yerleştirdi. Ardından, bu kristali stronsiyum temelli bir atom saatine entegre ederek ultraviyole ışığa maruz bıraktılar.
Bu prototip, mevcut atom saatlerinden daha isabetli ölçümler yapma potansiyeline sahip olmasına rağmen, henüz tam anlamıyla istenilen hassasiyete ulaşılmadı. Ekip, prototipin temel bileşenlerini içerdiğini ve gelecekte önemli ilerlemeler kaydedileceğini belirtiyor.
ULTRA YÜKSEK HASSAS ZAMAN
Viyana Teknik Üniversitesi’nden Thorsten Schumm, bu ilk prototipin toryumun zamanı ultra yüksek hassasiyetle ölçmek için kullanılabileceğini kanıtladığını ifade etti. Schumm, teknik geliştirme çalışmalarının devam ettiğini ve büyük engellerin beklenmediğini belirtti.
Fizikçi Jun Ye, bu gelişmeyi “Milyarlarca yıl boyunca çalışsa bile bir saniyeyi kaçırmayan bir kol saati düşünün. Henüz bu noktada değiliz, ancak bu araştırma bizi o hassasiyet seviyesine yaklaştırıyor” şeklinde değerlendirdi.
3 YIL İÇERİNDE ATOM SAATLERİNİ GEÇECEK
Nükleer saatlerin, GPS ve internet hızında iyileşmelere ve evrenin gizemlerinin çözülmesine katkıda bulunabileceği öngörülüyor. Ekip, nükleer saatlerin, atom saatlerine kıyasla daha az elektriksel ve manyetik alan etkilerine duyarlı olduğunu ve toryum-229’un nükleer geçiş frekansının daha yüksek olduğunu belirtiyor. Araştırmacılar, önümüzdeki iki ila üç yıl içinde nükleer saatlerin atom saatlerini geçmesini bekliyor.