فیزیکدانان از دقیق ترین ساعت اتمی تا کنون رونمایی کردند - و این ساعت می تواند به معنای واقعی کلمه دوم را دوباره تعریف کند.

دانشمندان دقیق‌ترین ساعت اتمی ساخته شده را ساخته‌اند - و می‌تواند به معنای واقعی کلمه دوم را دوباره تعریف کند.

محققان به تازگی از دستگاه رکوردشکنی رونمایی کرده اند که از ارتعاش اتم های عنصری به نام لوتتیوم برای اندازه گیری دقیق هر میکروثانیه استفاده می کند. تا 19 رقم اعشار دقیق است - 41 درصد پیشرفت نسبت به رکورددار قبلی. نتایج در 23 سپتامبر در مجله Nature منتشر شد.

ساعت های اتمی از دهه 1950 وجود داشته اند. اولین ساعت‌های اتمی با ایزوتوپ‌های رادیواکتیو عنصر سزیم ساخته شدند، فلزی نقره‌ای رنگ که به سرعت به استاندارد طلایی برای اندازه‌گیری زمان تبدیل شد. دفتر بین‌المللی وزن و اندازه‌گیری (BIPM) در سال 1968 تعریف دوم را به یکی بر اساس تشعشعات ساطع شده از سزیم-133 تغییر داد. به طور رسمی، 9.19 میلیارد ارتعاش اتم سزیم-133 یک ثانیه را نشان می دهد. (قبل از این، یک ثانیه به عنوان 1/31،556،925 از طول سال 1900 خورشیدی تعریف شده بود.)

ساعت‌های سزیومی به استانداردسازی ساعت دوم به چیزی به همان اندازه مفید برای زمان‌سنجی علمی و روزمره کمک کردند. از دهه 1960، سایر فلزات رادیواکتیو، از جمله ایتربیوم و استرانسیوم، برای ساخت ساعت های اتمی استفاده شده اند. امروزه آنها سنگ بنای سیستم هایی مانند GPS، اینترنت و فناوری نظامی هستند.

اما حتی ساعت های اتمی مدرن و فوق دقیق نیز محدودیت هایی دارند. به عنوان مثال، آنها تحت تأثیر نوسانات جزئی دما، میدان های مغناطیسی و گرانش هستند. به گفته محققان، ساعت جدید توسعه یافته تا حد زیادی این مسائل را نادیده می گیرد.

فیزیکدانان دانشگاه ملی سنگاپور ساعت اتمی فوق دقیق خود را در آزمایشگاه بررسی می کنند. (اعتبار تصویر: مرکز فناوری های کوانتومی، دانشگاه ملی سنگاپور) موری بارت، یکی از نویسندگان این مطالعه، فیزیکدان دانشگاه ملی سنگاپور، گفت: برای درک این چالش، زمان سنجی دقیق را به عنوان یک اولتراماراتن و ایزوتوپ عنصری اصلی ساعت به عنوان یک دونده تصور کنید. او در ایمیلی به Live Science گفت: "وظیفه ما این است که مطمئن شویم دونده می تواند مسافت را طی کند. همانطور که مشخص است، لوتتیوم یک ورزشکار استقامتی طبیعی است."

داستان های مرتبط

فیزیکدانان یک ساعت اتمی پیشگامانه ایجاد کردند که هر 100 میلیون سال کمتر از 1 ثانیه خاموش می شود.

اولین ساعت هسته‌ای جهان به‌تازگی روشن شد - و می‌تواند به شناسایی پنجمین نیروی بنیادی فیزیک کمک کند.

آزمایش‌های ساعت اتمی فوق‌العاده دقیق، پیش‌بینی‌های اینشتین را درباره زمان تأیید می‌کند

برخلاف ساعت‌های اتمی قبلی، ساعت لوتتیوم-176 این تیم به عوامل خارجی، به‌ویژه میدان‌های مغناطیسی و دما خیلی حساس نیست. در حالی که سایر عناصر ممکن است به دمای محیطی کالیبره شده در عرض چند هزارم درجه نیاز داشته باشند، لوتیتیم-176 حتی با نوسان دمای خارجی 5 درجه ای به تیک تاک ادامه می دهد. آزمایشگاه بارت همچنین تکنیکی به نام میانگین‌گیری فوق‌ریز را برای کسل‌کردن مهم‌ترین اثرات محیطی، مانند میدان‌های گرانشی، ایجاد کرد و تغییرات بسیار کمی در زمان‌سنجی باقی گذاشت.

این تیم گفت که چنین ساعت اتمی حساسی می‌تواند به استاندارد طلای جدید سیستم بین‌المللی واحدها - معروف به سیستم متریک - تبدیل شود. انتظار می‌رود که BIPM در سال 2030 بر اساس فناوری ساعت اتمی مدرن، دومی را بازتعریف کند. تا اینجا به نظر می رسد که لوتتیوم پیشتاز دقت است.

ساعت اتمی جدید همچنین می تواند به دانشمندان کمک کند تا چیزهای اساسی تر در مورد جهان را درک کنند: آیا ثابت های موجود در پایه فیزیک، مانند G، ثابت گرانشی، به همان اندازه که ما فکر می کنیم ثابت هستند یا خیر. بارت گفت: «برخی از حدس و گمان‌ها وجود دارد که ثابت‌های بنیادی ممکن است واقعا در حال تغییر باشند. بنابراین ساعت‌های بسیار دقیق ابزارهایی را در اختیار ما می‌گذارند تا آن را کشف کنیم.»