Bilim Dünyasında Bir İlk: Bugüne Kadarki En Hassas Atom Saati Geliştirildi

Singapur Ulusal Üniversitesi (NUS) Kuantum Teknolojileri Merkezinde (CQT) lutesyum elementinden üretilen atom saati, zaman ölçümünde eşi benzeri görülmemiş bir hassasiyet seviyesine ulaştı. Nature dergisinde yayımlanan araştırmaya göre, bu yeni nesil saat geçiş frekansını 19 ondalık basamağa kadar ölçmeyi başardı ve 1 çarpı 10 üzeri eksi 19 belirsizlik oranı sağladı. Bu oran, bugüne kadar herhangi bir optik atom saati için kaydedilen en düşük değer olma özelliğini taşıyor.

CQT Baş Araştırmacısı ve Fizik Bölümü Doçenti Murray Barrett, ellerindeki cihazın dünyanın en hassas saati olduğundan emin olduklarını belirtti. Atom saatleri, bir atomun elektronu sabit bir frekansta enerji seviyelerini değiştirdiğinde gerçekleşen atomik geçişe kilitlenerek zamanı tutuyor. Bu sistemde bir lazer, söz konusu geçişle eşleşecek şekilde ayarlanıyor ve ışığın salınımları tıpkı bir sarkacın hareketi gibi zamanı işaretliyor. CQT saati ise referans olarak lutesyum-176'nın elektrik yüklü tek bir iyonunu kullanıyor ve bu iyonun geçişi 848 nanometre dalga boyuna sahip bir lazerle eşleştiriliyor.

İlgili haber: Doç. Dr. Anıl Agar'dan Skolyoz Uyarısı: Erken Teşhis Kritik Rol Oynuyor

Sıcaklık değişimleri ve manyetizma normalde atom saatlerinin frekansını etkileyebiliyor. Ancak lutesyumun saat geçişi bu dış etkenlerden neredeyse hiç etkilenmiyor. Bu durum, saatin hem Antarktika'nın dondurucu soğuğunda hem de dünyanın en sıcak noktalarından biri olan Ölüm Vadisi'nde aynı kararlılıkla çalışabilmesini sağlıyor. Araştırma ekibi, on yılı aşkın süren hassas mühendislik çalışmalarının yanı sıra aşırı ince ortalama adı verilen yeni bir yöntem geliştirerek bu başarıya ulaştı.

Bilim insanları geliştirdikleri iki lutesyum saatini korelasyon spektroskopisi tekniğiyle 200 saat boyunca karşılaştırdı. Saatler 5,7 çarpı 10 üzeri eksi 19 belirsizlik içinde uyum sağlayarak bugüne kadarki en hassas saat karşıyasını gerçekleştirdi. Uzmanlar, iki saatin birbiriyle uyumunu test etmenin standardın doğruluğunu kanıtlamanın tek yolu olduğunu vurguluyor.

İlgili haber: Enerji Bir-Sen Fırat Şubesi'nde Kenan İnallı Güven Tazeledi

Genel görelilik kuramına göre yerçekimi zamanın akışını yavaşlatıyor ve farklı yüksekliklerdeki saatlerin çok küçük oranlarda farklı hızlarda çalışmasına neden oluyor. 10 üzeri eksi 19 seviyesindeki optik saatler, bu etkiyi sadece milimetrelik yükseklik farklarında bile algılayabiliyor. CQT ekibinin yaptığı karşılaştırma, aynı masadaki saatler arasındaki 5 milimetrelik farkı çözebildi. Araştırmacılar iki lutesyum iyonunun konumunu bir milimetrenin altında bağımsız olarak ölçtü. Yerçekimine karşı gösterilen bu olağanüstü hassasiyet, lutesyum saatinin dünyadaki diğer öncü saatlerle kıyaslanmasını bile zorlaştırıyor çünkü yerçekimi farkları henüz bu düzeyde tam olarak bilinemiyor. Araştırma ekibi, gelecekte bu saatin hassasiyetinin nasıl geçilebileceğini öngöremediklerini belirtiyor.