دقیق ترین ساعت اتمی جهان هر چند سال یک ثانیه عقب می افتد؟

شیمون کولکوویتز، استاد فیزیک در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون و نویسنده اصلی، گفت: «ساعت‌های اپتوالکتریک اکنون بهترین ساعت‌های جهان هستند و در اینجا ما به سطحی از عملکرد دست یافته‌ایم که قبلاً هیچ‌کس نتوانسته است به آن دست یابد». از مطالعه ما در حال تلاش برای بهبود عملکرد آن و توسعه برنامه های کاربردی جدید هستیم که با این عملکرد بهبود یافته امکان پذیر شده است.

به طور کلی، ساعت‌های اتمی ساعت‌هایی هستند که از تشدید فرکانس‌های اتمی، معمولاً اتم‌های سزیم یا روبیدیم پیروی می‌کنند. این فرآیند به چنین ساعت هایی اجازه می دهد تا زمان را با دقت بالایی اندازه گیری کنند.

ساعت‌های اتمی با ردیابی سطوح انرژی الکترون‌ها عمل می‌کنند. محققان می گویند زمانی که یک الکترون سطوح انرژی را تغییر می دهد، نور را با فرکانسی جذب یا ساطع می کند که برای همه اتم های یک عنصر معین یکسان است. ساعت‌های اتمی از لیزرهایی استفاده می‌کنند که دقیقاً با این فرکانس تنظیم شده‌اند تا زمان را محاسبه کنند و برای حفظ زمان دقیق به پیچیده‌ترین لیزرهای جهان نیاز دارند.

این مطالعه جدید یک ساعت چندگانه ایجاد کرد که اتم های استرانسیم را در یک محفظه خلاء جدا می کرد. این تیم از لیزر ویژه ای استفاده کرد که همانطور که کولکوویتز می گوید، رکورد جهانی اندازه گیری زمان را ثبت کرد.

این تیم تلاش کرد تا تفاوت‌های بین ساعت‌ها را به دقت اندازه‌گیری کند، زیرا دو گروه از اتم‌ها در محیط‌های کمی متفاوت به دلیل تغییر در میدان‌های مغناطیسی یا گرانش حرکت می‌کنند. محققان این آزمایش را بیش از 1000 بار برای اندازه گیری تفاوت انجام دادند و به مرور زمان دقیق تر شدند.

در نهایت، محققان به ساعت اتمی رسیدند که هر 300 میلیارد سال فقط یک ثانیه از دست می دهد.

Kolkowitz می‌گوید: «نکته شگفت‌انگیز این است که ما عملکرد مشابهی با ساعت‌های مشابه در حین استفاده از لیزر کم‌توان داشتیم، که برای بسیاری از کاربردهای دنیای واقعی واقعاً مهم است.

46