Bilim insanları nükleer saatler üzerinde uzun müddettir çalışmalarını sürdürüyor. Önünde kuvvetli manilerin bulunduğu bu çığır açacak çalışmada birinci prototip üretildi.
Temel bileşenleri belirlenerek birinci prototipi muvaffakiyetle geliştirilen nükleer saatin vakti daha yüksek hassasiyetle ölçme potansiyeline sahip olacağı belirtildi.
Nükleer saatler, uzun müddettir bilimsel araştırmaların odağındaydı, lakin çeşitli zorluklarla karşılaşılıyordu.
100 BİN KAT DAHA KÜÇÜK
Atom saatleri, atomdaki elektronların güç durumlarındaki değişikliklere dayanarak çalışmakta. Atomlar, bu güç geçişleri sırasında belli bir frekansta güç yayar. Bu frekansın ölçülmesi, atom saatlerinin doğruluğunu belirler. Klasik atom saatlerinde çoklukla sezyum atomları kullanılırken, stronsiyum elementinin daha hassas sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.
Nükleer saatler ise vakti atom çekirdeğindeki güç değişimlerine dayanarak ölçmeyi amaçlamaktadır. Atom çekirdeği, atomdan yaklaşık 100 bin kat daha küçük bir yapı olduğundan, bu güç değişimlerinin daha hassas ölçümler yapılmasını sağlayabileceği düşünülmektedir.
TORYUM-229 İZOTOPU
Ancak, bilim insanlarının karşılaştığı en büyük zorluklardan biri, atom çekirdeklerinin güç durumlarını değiştirememeleriydi. Bu sorunu aşmak için toryum elementinin toryum-229 izotopuna odaklanıldı. Toryum-229’un çekirdeğindeki enerji değişimlerinin daha az enerji gerektirdiği ve dolayısıyla daha uygun bir seçenek olduğu belirlendi.
Bu yıl, araştırmacılar toryum-229’un çekirdeğinde güç durumunu değiştirmeyi başardı. Artık, bu muvaffakiyetin akabinde, Nature mecmuasında yayımlanan araştırma sonuçlarına nazaran, birinci nükleer saat prototipi geliştirildi. Takım, kalsiyum florürden bir kristal yaparak içine toryum atomlarının çekirdeklerini yerleştirdi. Akabinde, bu kristali stronsiyum temelli bir atom saatine entegre ederek ultraviyole ışığa maruz bıraktılar.
Bu prototip, mevcut atom saatlerinden daha isabetli ölçümler yapma potansiyeline sahip olmasına karşın, şimdi tam manasıyla istenilen hassasiyete ulaşılmadı. Takım, prototipin temel bileşenlerini içerdiğini ve gelecekte değerli ilerlemeler kaydedileceğini belirtiyor.
ULTRA YÜKSEK HASSAS ZAMAN
Viyana Teknik Üniversitesi’nden Thorsten Schumm, bu birinci prototipin toryumun vakti ultra yüksek hassasiyetle ölçmek için kullanılabileceğini kanıtladığını söz etti. Schumm, teknik geliştirme çalışmalarının devam ettiğini ve büyük manilerin beklenmediğini belirtti.
Fizikçi Jun Ye, bu gelişmeyi “Milyarlarca yıl boyunca çalışsa bile bir saniyeyi kaçırmayan bir kol saati düşünün. Henüz bu noktada değiliz, ancak bu araştırma bizi o hassasiyet seviyesine yaklaştırıyor” biçiminde kıymetlendirdi.
3 YIL İÇERİNDE ATOM SAATLERİNİ GEÇECEK
Nükleer saatlerin, GPS ve internet suratında iyileşmelere ve kainatın gizemlerinin çözülmesine katkıda bulunabileceği öngörülüyor. Takım, nükleer saatlerin, atom saatlerine kıyasla daha az elektriksel ve manyetik alan tesirlerine hassas olduğunu ve toryum-229’un nükleer geçiş frekansının daha yüksek olduğunu belirtiyor. Araştırmacılar, önümüzdeki iki ila üç yıl içinde nükleer saatlerin atom saatlerini geçmesini bekliyor.
