Uluslararası bir araştırma ekibi, zaman tutma frekanslarındaki farklılıkları karşılaştırmak için ilk kez bir atom çekirdeğini bir atom saatiyle birleştirdi.
Bu çığır açıcı buluş, nükleer fiziğe dayalı yeni nesil ultra hassas zaman ölçerlerin geliştirilmesini kolaylaştırmayı ve evrenin temel sabitlerinin incelenmesine yardımcı olmayı vaat ediyor.
Zaman tutma için mevcut uluslararası standart, sezyum atomlarının durumunu çevirmek için mikrodalgalar kullanan bir atom saatine dayanmaktadır; bu yaklaşım, 16 basamaklı doğruluk sağlayarak uzay görevlerini destekler ve GPS navigasyonunu mümkün kılar. Daha doğru stronsiyum bazlı atom saatleri mümkündür ve her 40 milyar yılda bir saniyeye kadar doğrudur ; bu da mikrodalga spektrumundan ziyade görünür spektrumda radyasyon yayarak yapılır.
Physicists have theorized for some time that another, more accurate generation of clocks might be possible based on the state of the atomic nucleus, rather than the state of the atom as a whole.
Colorado Üniversitesi’nde lisansüstü öğrencisi Chuankun Zhang liderliğindeki bir çalışma , bugün Nature dergisinde yayınlanan bir makaleye göre, toryum-229’daki enerji durumları arasındaki geçişin stronsiyum bazlı bir atom saatiyle karşılaştırılabileceğini gösterdi .
Würzburg Üniversitesi profesörü Adriana Pálffy ve Max Planck Enstitüsü profesörü José Crespo López-Urrutia, eşlik eden bir makalede, çalışmanın “fiziksel dünyayı yöneten temel sabitlerdeki en yavaş kaymaları bile izleyebilen nükleer saatlere doğru dev bir adım” olduğunu söyledi.
Ancak sonuç ani bir atılım değildi. Bunun yerine, üç on yıllık küresel iş birliğinin doruk noktasıydı.
Zorluklardan biri, atom çekirdeklerindeki durumlar arasındaki geçişleri yönlendirmek için bir frekans “tarak” geliştirmekti. Mevcut atom saatleri, “spektraları eşit, kesin olarak bilinen aralıklara sahip dişlere sahip uzun taraklara benzeyecek şekilde milyonlarca ayrı frekansta ışık yaymak” için bu cihaza güvenir.
İki yüksek hassasiyetli saatin performansının karşılaştırılabilmesi, elektromanyetik etkileşimlerin gücünü karakterize eden maddenin temel bir özelliği olan ince yapı sabitindeki değişimleri belirlemeye yönelik çalışmalara yol açabilir.
“Heyecan verici bir olasılık, nükleer saatin geçiş frekansının zaman içinde nasıl değiştiğini izlemeyi içeriyor,” dedi Pálffy ve López-Urrutia. “Bu, yüklü parçacıklar arasındaki elektromanyetik etkileşimin gücünü nicelleştiren ince yapı sabitindeki varsayımsal küçük değişiklikleri ve nükleer parçacıklar arasındaki bağlantıyı ortaya çıkarabilir, bunların hepsi yeni fizik için araştırmaları teşvik edecektir.”
Makalenin yazarları, sonuçların “nükleer tabanlı katı hal optik saatlerinin başlangıcını işaret ettiğini ve temel fizik çalışmaları için nükleer ve atom saatlerinin ilk karşılaştırmasını gösterdiğini” belirtti.