اخبار داخلی دانش و فناوری دقیق‌ترین ساعت اتمی جهان ساخته شد

جمعه 29 بهمن 1400

دقیق‌ترین ساعت اتمی جهان ساخته شد

یک ساعت اتمی جدید در هر ۳۰۰ میلیارد سال فقط یک ثانیه از دست می‌دهد و جدیدترین و دقیق‌ترین ساعت اتمی است که تا به امروز ساخته شده است و دانشمندان می‌گویند این دستگاه می‌تواند به شکار ماده تاریک یا جستجوی امواج گرانشی کمک کند.

گروهی از فیزیکدانان یکی از برترین ساعت‌های اتمی دارای بالاترین عملکرد را که تاکنون ساخته شده است، ساخته‌اند.
گفته می‌شود که این ابزار، زمان را آن‌قدر دقیق اندازه‌گیری می‌کند که هر ۳۰۰ میلیارد سال فقط یک ثانیه از دست می‌دهد و امکان اندازه‌گیری دقیق‌تر امواج گرانشی، ماده تاریک و دیگر پدیده‌های فیزیک را فراهم می‌کند.
"شیمون کلکوویتز" استاد فیزیک دانشگاه "ویسکانسین-مدیسون" و نویسنده ارشد این مطالعه گفت: ساعت‌های شبکه نوری در حال حاضر بهترین ساعت‌های جهان هستند و در اینجا ما به سطحی از عملکرد دست یافته‌ایم که قبلاً هیچ‌کس نتوانسته است. ما در حال کار برای بهبود عملکرد آن و توسعه برنامه‌های کاربردی نوظهور هستیم که با این عملکرد بهبودیافته ممکن می‌شوند.
به طور کلی، ساعت‌های اتمی ساعت‌هایی هستند که تشدید فرکانس‌های اتمی، معمولاً اتم‌های سزیم یا روبیدیم را دنبال می‌کنند. این فرآیند به چنین ساعت‌هایی اجازه می‌دهد تا زمان را با دقت بالایی اندازه‌گیری کنند.
ساعت‌های اتمی با ردیابی سطوح انرژی الکترون‌ها کار می‌کنند. محققان می‌گویند: زمانی که یک الکترون سطوح انرژی را تغییر می‌دهد، نور را با فرکانسی که برای همه اتم‌های یک عنصر خاص یکسان است، جذب یا ساطع می‌کند. ساعت‌های اتمی نوری با استفاده از لیزری که دقیقاً مطابق با این فرکانس تنظیم شده است، زمان را محاسبه می‌کنند و برای نگه‌داشتن زمان دقیق به پیچیده‌ترین لیزرهای جهان نیاز دارند.
این مطالعه جدید یک ساعت چندگانه ایجاد کرد که اتم‌های استرانسیوم را در یک محفظه خلاء جدا و به خط می‌کرد. این تیم از یک لیزر ویژه استفاده کرد که همانطور که "کولکوویتز" می‌گوید، توانسته است به رکورد جهانی در اندازه‌گیری زمان برسد.
این گروه تلاش کرد تا تفاوت‌های بین ساعت‌ها را دقیقاً اندازه‌گیری کند، زیرا دو گروه از اتم‌ها در محیط‌های کمی متفاوت به دلیل تغییر در میدان‌های مغناطیسی یا گرانش با سرعت‌های متفاوتی حرکت می‌کنند. محققان این آزمایش را بیش از ۱۰۰۰ بار برای اندازه‌گیری این تفاوت انجام دادند و در طول زمان به دقت بیشتری در اندازه‌گیری رسیدند.
در نهایت، محققان به یک ساعت اتمی رسیدند که تنها یک ثانیه در هر ۳۰۰ میلیارد سال از دست می‌دهد.
"کولکوویتز" می‌گوید: نکته شگفت‌انگیز این است که ما عملکردی مشابه با ساعت‌های مشابه نشان دادیم، در حالی که از لیزری با قدر کمتر استفاده کردیم و این واقعاً برای بسیاری از برنامه‌های کاربردی در دنیای واقعی بسیار مهم است.
این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.