“Nükleer saat”, bir atomun çekirdeğinden gelen küçük sinyaller aracılığıyla vakti ölçebilen aygıt olarak tanımlanabilir. ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’nün (NIST) ortak enstitüsü olan JILA’daki bilim insanlarının liderliğindeki bir araştırma grubu, yeni nükleer saatlerini duyurdu ve bulgularını Nature’da yayınladı.
NIST ve JILA fizikçisi Jun Ye, NIST duyurusunda “Milyarlarca yıl çalışır durumda bıraksanız bile bir saniye bile kaybetmeyecek bir kol saati hayal edin” dedi ve ekledi: “Henüz tam olarak orada olmasak da, bu araştırma bizi o hassasiyet seviyesine yaklaştırıyor.”
Atom saatleri ve nükleer saatler
Atom saatleri uzun vakit dilimleri boyunca çok kararlı kalabildikleri için bilim insanlarının yapmaları gereken en hassas ölçümlerden kimileri için en sağlam seçenek oldular. Kol saatinizdekiler üzere sıradan saatler vakti tutmak için bir kuvars kristal osilatörü kullanır. Bu kristaller, eski duvar saatlerindeki sarkaçlar üzere vaktin geçişini ölçen muhakkak frekanslarda titreşir. Lakin uzay aracının durumlarını denetim etmek üzere yüksek riskli ölçümler için en yüksek hassasiyet düzeyi gereklidir.
Atom saatleri, sarkacın fonksiyonunun yerini alan bir biçimde atomların yörüngesindeki elektronların güç düzeyleri ortasında geçişini sağlamak için lazer ışığı kullanır. NIST duyurusuna nazaran, nükleer saatler de emsal biçimde davranarak vaktin geçişini takip etmek için bir atomun çekirdeğindeki güç sıçramalarından yararlanıyor.
Ayrıca nükleer saat, kusurlu elektromanyetik alanlar tarafından rahatsız edilebilen ve etkilenebilen elektronları ölçmediği için bir atom saatinden daha az gürültü ve parazite sahip olacaktır. Lakin, ekseriyetle bilim insanlarının çekirdeğin vakti takip etmek için gerekli güç sıçramalarını yapmasını sağlamak gayesiyle, çekirdeği özel olarak tasarlanmış bir tıp X-ışınıyla vurmaları gerekiyor. Yeni tanımlanan saat ise güç sıçramaları yapmak için çekirdeği sırf ultraviyole ışığa muhtaçlık duyan toryumu kullanıyor.
Yeni tanıtılan nükleer saat, şimdi günümüzün en güzel atom saatlerinden daha hassas değil. Lakin grup, yalnızca birkaç yıl içinde ortadaki farkın kaybolarak bilakis döneceğini söylüyor. Tu Wien fizikçisi ve grup üyesi Thorsten Schumm, “İlk otomobiller, at arabalarından daha hızlı değildi. Her şey yeni bir konsept tanıtmakla ilgiliydi” diyor ve devam ediyor: “Ve nükleer saatle tam olarak bunu başardık.”
Farklı bir araştırmacı takımı, Temmuz ayında şimdiye kadarki en hassas atom saatini oluşturdu. Bu saat, vakti takip etmek için binlerce atomu hapsediyor ve her 30 milyar yılda sırf bir saniye kaybediyor. Evrenimizin şimdi 14 milyar yaşında olmadığı ve Dünya 5 milyar yaşına ulaşmadığı düşünülürse, bu kaybın epey kabul edilebilir olduğu rahatlıkla söylenebilir.
