دقیقترین ساعت اتمی جهان / هر ۱۵ میلیارد سال تنها یک ثانیه خطا میکند
دانشمندان آلمانی اعلام کردهاند که دقیقترین ساعت اتمی قابلحمل جهان را ساختهاند؛ دستگاهی که بر اساس گفته آنان، پس از ۱۵ میلیارد سال کار مداوم تنها یک ثانیه خطا خواهد داشت.
ساعتهای اتمی نوری (Optical Atomic Clocks) با استفاده از فرکانسهای فوقپایدار ساطعشده از اتمهایی مانند سزیم (Cesium) یا استرانسیم (Strontium)، زمان را با دقتی بیسابقه اندازهگیری میکنند. چالش اصلی این فناوری همواره در حفظ شرایط آزمایشگاهی بسیار پایدار برای جلوگیری از تاثیر عوامل محیطی بوده است.
در این پروژه، پژوهشگران موسسه فیزیک و فناوری فدرال آلمان (Physikalisch-Technische Bundesanstalt به اختصار PTB) توانستهاند فناوری ساعت اتمی نوری را بهصورت قابلحمل و مقاوم در برابر نویزهای محیطی توسعه دهند. در این سامانه، اتمهای استرانسیم با استفاده از لیزر تا چند میلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق (Absolute Zero) سرد میشوند؛ دمایی که حتی از دمای اعماق فضا نیز کمتر است.
در بخش فوقانی این ساعت، یک محفظه خلا (Vacuum Chamber) وظیفه حفظ این دما را بر عهده دارد و اطمینان میدهد که اتمها از هرگونه تداخل بیرونی دور بمانند. اتمهای استرانسیم در این ساعت نقش «پاندول» را ایفا میکنند و با نوسانهایی کاملا پایدار، زمان را با دقتی تقریبا غیرقابل تصور اندازه میگیرند. پژوهشگران توضیح میدهند که اگر این ساعت بدون توقف کار کند، پس از گذشت ۱۵ میلیارد سال تنها یک ثانیه جلوتر یا عقبتر از زمان واقعی خواهد بود.
هدف از توسعه این ساعت، صرفا اندازهگیری دقیق زمان نیست. قابلیت حملونقل این ساعت نوری میتواند تحولی در حوزههایی مانند زمینسنجی یا ژئودزی (Geodesy) ایجاد کند. این فناوری میتواند برای اندازهگیری دقیق اختلاف ارتفاع، تغییرات میدان گرانشی زمین و حتی پایش حرکات پوستهای سیاره مورد استفاده قرار گیرد.
بهطور سنتی، مقایسه دقیقترین ساعتهای جهان نیازمند شبکههای گسترده فیبرنوری یا ارتباطات ماهوارهای پیچیده است. با این حال، مدل جدید ساعت اتمی PTB به دانشمندان امکان میدهد تا استانداردهای زمانی را مستقیما در محل آزمایشهای خود مقایسه و اعتبارسنجی کنند.
پژوهشگران این پروژه در بیانیهای اعلام کردهاند: «این ساعت اتمی قابلحمل، نمونهای برجسته از فناوری کوانتومی (Quantum Technology) در کاربردهای واقعی است. ما آن را به چندین کشور اروپایی منتقل کردهایم و عملکرد آن در تمام مأموریتها پایدار باقی مانده است.»