Nükleer Saatler: Zamanın Hassas Ölçümü
Nükleer saatler, atom çekirdeklerinden gelen küçük sinyaller aracılığıyla zamanı son derece hassas bir şekilde ölçebilen cihazlar olarak tanımlanabilir. Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’nün (NIST) ortak enstitüsü olan JILA’daki bilim insanları, yeni nesil nükleer saatlerini tanıttı ve bu bulgularını Nature dergisinde yayımladı.
NIST ve JILA fizikçisi Jun Ye, yaptığı açıklamada, “Milyarlarca yıl boyunca çalışmaya devam eden bir kol saati hayal edin; bu saat bir saniye bile kaybetmiyor.” ifadelerini kullandı ve ekledi: “Henüz tam olarak orada olmasak da, bu araştırma bizi o yüksek hassasiyet seviyesine yaklaştırıyor.”
Atom Saatleri ve Nükleer Saatler
Atom saatleri, uzun zaman dilimleri boyunca son derece kararlı kalabildikleri için bilim insanları tarafından yapılan en hassas ölçümler için en güvenilir seçeneklerden biri haline gelmiştir. Geleneksel kol saatleri, zamanı ölçmek için bir kuvars kristal osilatörü kullanırken, atom saatleri bu işlevi daha karmaşık bir yöntemle gerçekleştirir. Atom saatleri, atomların yörüngesindeki elektronların enerji seviyeleri arasında geçiş yapmak için lazer ışığını kullanır.
NIST’in duyurusuna göre, nükleer saatler de benzer bir yaklaşım izleyerek zamanı ölçmek için atom çekirdeklerindeki enerji sıçramalarından faydalanır. Nükleer saatlerin avantajı, elektronları ölçmek yerine çekirdekleri kullanmalarıdır; bu sayede elektronlardan kaynaklanan gürültü ve parazitler azaltılmış olur.
Ancak, çekirdeğin enerji sıçramalarını gerçekleştirebilmesi için özel olarak tasarlanmış bir X-ışını kaynağına ihtiyaç duyulmaktadır. Yeni geliştirilen nükleer saat, bu gereksinimi ortadan kaldırarak yalnızca ultraviyole ışığı kullanarak çekirdeği enerji sıçramaları yapmaya teşvik etmektedir.
Henüz günümüzün en iyi atom saatlerinden daha fazla hassasiyete sahip olmasa da, araştırma ekibi, yalnızca birkaç yıl içinde bu farkın kapanacağını ve nükleer saatlerin daha fazla hassasiyet kazanacağını öngörmektedir. Tu Wien fizikçisi ve ekip üyesi Thorsten Schumm, “İlk otomobiller, at arabalarından daha hızlı değildi. Her şey yeni bir konsept tanıtmakla ilgiliydi.” diyerek, nükleer saatlerin de benzer bir yenilik getirdiğini vurguladı.
Daha önce farklı bir araştırma ekibi, Temmuz ayında şimdiye kadar üretilmiş en hassas atom saatini geliştirmişti. Bu saat, zamanı takip etmek için binlerce atomu hapsederken, her 30 milyar yılda yalnızca bir saniye kaybediyor. Evrenimizin 14 milyar yaşında olduğu ve Dünya’nın 5 milyar yaşına henüz ulaşmadığı düşünüldüğünde, bu kaybın oldukça kabul edilebilir olduğu rahatlıkla söylenebilir.
