Nükleer Saat: Zamanı Ölçmenin Geleceği
Nükleer saatler, bir atomun çekirdeğinden gelen ince sinyaller aracılığıyla zamanı ölçebilen oldukça sofistike cihazlardır. ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’nün (NIST) iş birliği yaptığı JILA’daki bilim insanları, bu alandaki en yeni gelişmelerini duyurdular ve bulgularını Nature dergisinde paylaştılar.
NIST ve JILA fizikçisi Jun Ye, bu yeni teknoloji hakkında “Milyarlarca yıl çalışır durumda bıraksanız bile bir saniye bile kaybetmeyecek bir kol saati hayal edin” diyerek, nükleer saatlerin muazzam potansiyelini vurguladı. Ye, ayrıca “Henüz tam olarak orada olmasak da, bu araştırma bizi o hassasiyet seviyesine yaklaştırıyor” şeklinde eklemelerde bulundu.
Atom Saatleri ve Nükleer Saatler Arasındaki Farklar
Atom saatleri, uzun zaman dilimleri boyunca son derece kararlı kalabildikleri için bilim insanları için en güvenilir zaman ölçüm cihazları olma özelliğini taşırlar. Geleneksel kol saatlerindeki gibi, atom saatleri de zamanı tutmak için kuvars kristal osilatörleri kullanır. Bu kristaller, eski duvar saatlerindeki sarkaçlar gibi belirli frekanslarda titreşerek zamanın geçişini ölçerler.
Ancak, uzay aracının pozisyonları gibi yüksek riskli ölçümler için daha yüksek bir hassasiyet seviyesi gerekmektedir. Atom saatleri, bu tür hassas ölçümler yaparken, sarkacın işlevini bir kenara bırakıp atomların yörüngesindeki elektronların enerji seviyeleri arasındaki geçişleri ölçmek için lazer ışığını kullanır. NIST’in yaptığı açıklamalara göre, nükleer saatler benzer bir yaklaşım sergileyerek zamanın geçişini, bir atomun çekirdeğindeki enerji sıçramalarından yararlanarak takip ederler.
Özellikle nükleer saatler, elektronları ölçmediği için, hatalı elektromanyetik alanlardan daha az etkilenir ve bu sayede daha az gürültü ve parazite sahiptirler. Fakat, çekirdeğin enerji sıçramalarını gerçekleştirebilmesi için özel olarak tasarlanmış X-ışınlarıyla vurulması gerekmektedir. Yeni geliştirilen nükleer saat, bu işlemi gerçekleştirmek için yalnızca ultraviyole ışığına ihtiyaç duyan bir tür toryum kullanmaktadır.
Bugün tanıtılan nükleer saat, mevcut en iyi atom saatlerinden daha hassas olmasa da, araştırma ekibi, yalnızca birkaç yıl içinde bu farkın kapanacağını ve nükleer saatlerin daha üstün bir hassasiyet sunacağını öngörüyor. Tu Wien fizikçisi ve ekip üyesi Thorsten Schumm, “İlk otomobiller, at arabalarından daha hızlı değildi. Her şey yeni bir konsept tanıtmakla ilgiliydi” şeklinde düşüncelerini paylaşıyor ve ekliyor: “Ve nükleer saatle tam olarak bunu başardık.”
Ayrıca, Temmuz ayında farklı bir araştırmacı ekibi, şimdiye kadar oluşturulmuş en hassas atom saatini geliştirdi. Bu saat, zamanı takip etmek için binlerce atomu hapsedebiliyor ve her 30 milyar yılda yalnızca bir saniye kaybediyor. Evrenimizin henüz 14 milyar yaşında olmadığı ve Dünya’nın da 5 milyar yaşına ulaşmadığı düşünüldüğünde, bu kaybın oldukça kabul edilebilir olduğu rahatlıkla söylenebilir.
