دقیق ترین ساعت اتمی جهان هر چند سال یک ثانیه عقب می افتد؟

شیمون کلکوویتز، استاد فیزیک در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون و نویسنده اصلی، گفت: «ساعت‌های اپتوالکتریک اکنون بهترین ساعت‌های جهان هستند و در اینجا ما به سطحی از عملکرد دست یافته‌ایم که تاکنون هیچ‌کس به آن دست نیافته است». از مطالعه ما در حال تلاش برای بهبود عملکرد آن و توسعه برنامه های کاربردی نوظهور هستیم که این افزایش عملکرد ممکن است.

به طور کلی، ساعت اتمی ساعتی است که از تشدید فرکانس اتمی، معمولاً یک اتم سزیم یا روبیدیم پیروی می کند. این فرآیند به ساعت امکان می دهد زمان را با دقت بالایی اندازه گیری کند.

ساعت‌های اتمی با ردیابی سطوح انرژی الکترون‌ها کار می‌کنند. محققان می گویند زمانی که یک الکترون سطوح انرژی را تغییر می دهد، نور را با فرکانس یکسان برای همه اتم های یک عنصر خاص جذب یا ساطع می کند. ساعت‌های اتمی از لیزری استفاده می‌کنند که دقیقاً روی این فرکانس تنظیم شده است تا زمان را محاسبه کند و برای حفظ زمان دقیق به پیشرفته‌ترین لیزر دنیا نیاز دارد.

مطالعه جدید یک ساعت دوگانه ایجاد می کند که اتم های استرانسیم را در خلاء جدا می کند. این تیم از لیزر ویژه ای استفاده کرد که به قول کولکوویتز رکورد جهانی اندازه گیری زمان را شکست.

این تیم تلاش کرد تا تفاوت بین ساعت ها را به دقت اندازه گیری کند، زیرا دو گروه اتم به دلیل تغییر میدان های مغناطیسی یا گرانشی با سرعت های متفاوتی در محیط های کمی متفاوت حرکت می کنند. محققان این آزمایش را بیش از 1000 بار برای اندازه گیری تفاوت ها انجام دادند و به مرور زمان دقیق تر شدند.

در نهایت، محققان ساعت های اتمی را کشف کردند که هر 300 میلیارد سال فقط یک ثانیه از دست می دهند.

Kolkowitz گفت: “نکته شگفت انگیز این است که ما با یک ساعت مشابه، در حالی که از لیزر کم مصرف استفاده می کنیم، کاری مشابه انجام می دهیم، که برای بسیاری از برنامه های کاربردی در دنیای واقعی بسیار مهم است.”

46