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

شیمون کلکوویتز، استاد فیزیک در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون و نویسنده اصلی این مقاله می‌گوید: «ساعت‌های اپتوالکتریک اکنون بهترین ساعت‌های جهان هستند و در اینجا به سطحی از عملکرد رسیده‌ایم که قبلاً هیچ‌کس نتوانسته است به آن دست یابد». از مطالعه ما در حال تلاش برای بهبود عملکرد آن و توسعه برنامه های کاربردی نوظهور هستیم که با این عملکرد بهبودیافته 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 کار 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 خاص یکسان است. ساعت‌های اتمی از لیزرهایی استفاده می‌کنند که دقیقاً روی 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 سعی کرد تفاوت بین ساعت ها را به طور دقیق اندازه گیری کند، زیرا دو گروه از اتم ها به دلیل تغییر در میدان های مغناطیسی یا گرانش با سرعت های متفاوت در محیط های کمی متفاوت حرکت می کنند. 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 داشتیم، در حالی که از لیزر کم‌توان استفاده می‌کردیم، که برای بسیاری از کاربردهای دنیای واقعی واقعاً مهم است.

46