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

شیمون کلکوویتز، استاد فیزیک در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون و نویسنده اصلی، گفت: “مترهای اپتوالکتریک اکنون بهترین ساعت‌های جهان هستند و در اینجا به سطحی از عملکرد رسیده‌ایم که قبلاً هیچ‌کس نمی‌توانست داشته باشد.” از تحقیق ما در تلاش هستیم تا عملکرد آن را بهبود بخشیم و برنامه های کاربردی نوآورانه ای را توسعه دهیم که با این عملکرد بهتر ساخته شده اند.

به طور معمول، ساعت‌های اتمی ساعت‌هایی هستند که از قدرت فرکانس‌های اتمی، معمولاً اتم‌های سزیم یا روبیدیم پیروی می‌کنند. این فرآیند باعث می شود که چنین ساعت هایی با دقت بالایی اندازه گیری شوند.

ساعت‌های اتمی با نظارت بر سطح انرژی الکترون‌ها کار می‌کنند. محققان می گویند وقتی یک الکترون سطح انرژی خود را تغییر می دهد، نور را با فرکانس دریافت یا ساطع می کند که برای همه اتم های یک عنصر خاص یکسان است. ساعت‌های اتمی از لیزرهایی استفاده می‌کنند که کاملاً بر اساس این فرکانس تنظیم شده‌اند تا زمان را محاسبه کنند و برای تداوم زمان واقعی برخی از پیچیده‌ترین لیزرهای جهان مورد نیاز هستند.

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

این تیم سعی کرد تفاوت بین ساعت ها را به درستی اندازه گیری کند، زیرا دو گروه اتم در محیط های کمی متفاوت به دلیل تغییر در میدان های مغناطیسی یا گرانش عمل می کنند. محققان 1000 بار این تفاوت را آزمایش کردند و به مرور زمان دقیق‌تر شدند.

سرانجام، محققان یک ساعت اتمی را کشف کردند که هر 300 میلیارد سال فقط یک ثانیه از دست می دهد.

Kolkowitz می‌گوید: «نکته شگفت‌انگیز این است که ما با ساعت‌هایی مانند این نیز در هنگام استفاده از لیزر کم‌توان سروکار داریم، که برای بسیاری از برنامه‌های کاربردی دنیای واقعی واقعاً مهم است.

46