Zamanı hassas bir halde takip etmek için, artık atom saatleri yerine optik atom saatleri devreye girmeye başlıyor. Bu aygıtlar, son birkaç yılda gösterdikleri vakti takip etme yeteneklerini daha da geliştirdiler ve artık sıradan atom saatlerinin yeteneklerinin çok ötesine geçmeyi başardılar.
Atom saatleri mutlak sıfıra yakın bir sıcaklığa soğutulmuş sezyum atomlarını kullanır ve bu atomların rezonans frekansını ölçerek vakti takip eder. En gelişmiş atom saatleri 300 milyon yılda bir saniye üzere etkileyici bir kusur hissesiyle vakti ölçebiliyor. Lakin bilim insanları, bundan daha düzgününü yapmanın da mümkün olduğunu fark ederek, bir “ışık ağı” yahut teknik olarak optik bir kafes kullanarak on binlerce atomu yakalayıp ölçmenin mümkün olduğunu gördüler.
Yeni geliştirilen optik atomik saatte kullanılan kafes, mutlak sıfırın sırf bir derece üzerinde 40.000 stronsiyum atomunu barındırıyor. Bu saatin ölçüm ünitesi, bu atomdaki elektronların spesifik güç düzeyleri ortasındaki geçiş. Araştırmacılar, bunu kullanarak, vakti milyarda teğin milyarda birinin onda biri başına 8,1’lik inanılmaz bir yanılgı payıyla ölçebildiler.
Neden bu kadar kıymetli?
Bu kadar yüksek bir hassasiyete sahip olmak, çoğumuz için kıymetli görünmeyebilir. Atom saatlerinin hassaslık seviyesi, insanlık için birden fazla vakit kafidir. Atom saatlerinin hassasiyeti, GPS üzere hayatımızın birçok farklı alanında tesirli bir biçimde kullanılıyor. Bunların yerini optik atom saatlerinin alması, doğruluğu en az 1.000 kat daha yükseğe çıkaracaktır. Lakin birebir vakitte temel fizik için yeni test teknikleri de açılmış olur.
Kıdemli muharrir Profesör Jun Ye, 2022 Temel Fizikte Atılım Ödülü’nü kazandığında yaptığı açıklamasında “Çok küçük uzay-zaman eğriliğine duyarlı zamanlara ulaşırsak bizi bekleyen çok ilginç keşifler olacak” demişti.
Örneğin bu çok hassas saatler, genel göreliliği incelemek için kullanılabilir. Atomik saatlerle, bilhassa de GPS uydularında genel görelilik tesirleri esasen gözlemlenebiliyor. Lakin daha yüksek hassasiyet sayesinde, varsayımlarımızın gerçek olup olmadığını çok daha güzel bir halde denetim edilebilir ve daha evvel gözlemlemediğimiz şeyleri ortaya çıkarabiliriz.
Bu hassasiyet artışı, telefonunuzun harita uygulamasında ihtilal niteliğinde bir yenilir sunmayabilir, lakin insanlığın bilim çalışmalarında çığır açıcı gelişmelerin kapısını açacaktır. Bu sayede uzay keşifleri de dahil olmak üzere pek çok hesaplama çok daha hakikat bir formda gerçekleştirilerek, örneğin Mars üzerinde tam olarak istediğimiz noktaya iniş yapmayı kolaylaştırabilir.
Sonuçları açıklayan bir makale yakında Physical Review Letters’da yayınlanacak.
