العلماء يكشفون عن أول ساعة نووية في العالم
تعرف على الساعة “النووية”: جهاز يسجل مرور الوقت عبر إشارات دقيقة من نواة الذرة. أعلن فريق من الباحثين بقيادة علماء في JILA، وهو معهد مشترك للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، عن الساعة اليوم، ونشروا النتائج التي توصلوا إليها في طبيعة.
قال جون يي، عالم الفيزياء في NIST وJILA، في إصدار NIST: “تخيل ساعة يد لن تخسر ثانية واحدة حتى لو تركتها تعمل لمليارات السنين”. “على الرغم من أننا لم نصل إلى هذا المستوى بعد، إلا أن هذا البحث يقربنا من هذا المستوى من الدقة.”
الساعات الذرية مستقرة للغاية على مدى فترات طويلة من الزمن، مما يعني أنها يمكن الاعتماد عليها لبعض القياسات الأكثر دقة التي يتعين على العلماء إجراؤها. تستخدم الساعات العادية، مثل تلك الموجودة في ساعة يدك، مذبذبًا من كريستال الكوارتز للحفاظ على الوقت؛ تهتز البلورات بترددات محددة تقيس مرور الوقت، على غرار البندول في ساعة الجد. لكن أعلى مستوى من الدقة ضروري للقياسات عالية المخاطر، مثل التحقق من مواقع المركبات الفضائية.
تستخدم الساعات الذرية ضوء الليزر لجعل الإلكترونات التي تدور حول الذرات تتنقل بين مستويات الطاقة، لتحل محل وظيفة البندول المتأرجح للحفاظ على الوقت. وفقا لإصدار NIST، فإن الساعات النووية سوف تتصرف بشكل مماثل، مع الاستفادة من قفزات الطاقة في نواة الذرة لقياس الوقت.
ستكون الساعة النووية أيضًا أقل ضجيجًا من الساعة الذرية، حيث أن عملها لا يعتمد على قياس الإلكترونات، والتي يمكن أن تتعرض للتشويش بسبب المجالات الكهرومغناطيسية الخاطئة. ولكن للحصول على نواة للقيام بقفزات الطاقة اللازمة لقياس الوقت، يتعين على العلماء عمومًا تفجير النواة بنوع من الأشعة السينية المصممة خصيصًا. ولهذا السبب تعمل الساعة الموصوفة حديثًا على الثوريوم، الذي تتطلب نواته فقط الضوء فوق البنفسجي للقيام بقفزات الطاقة.
قال عضو الفريق ثورستن شوم Thorsten Schumm، وهو فيزيائي في جامعة TU Wien، في بيان جامعي: “لقد أثبتنا من خلال هذا النموذج الأولي: أنه يمكن استخدام الثوريوم كجهاز ضبط الوقت للقياسات فائقة الدقة”. “كل ما تبقى للقيام به هو أعمال التطوير التقني، مع عدم توقع المزيد من العقبات الرئيسية.”
الساعة النووية التي تم الكشف عنها حديثًا ليست أكثر دقة من أفضل الساعات الذرية الموجودة اليوم، لكن شوم قال إن فريقه يجب أن يتفوق على أجهزة قياس الوقت هذه في غضون سنوات قليلة. “لم تكن السيارات الأولى أسرع من العربات. قال شوم: “كان الأمر كله يتعلق بتقديم مفهوم جديد”. “وهذا بالضبط ما حققناه الآن مع الساعة النووية.”
في شهر يوليو، قدم فريق مختلف من الباحثين الساعة الذرية الأكثر دقة حتى الآن. وتحتجز هذه الساعة آلاف الذرات للحفاظ على الوقت ولن تفقد سوى ثانية واحدة كل 30 مليار سنة. من حيث الحجم، فإن عمر كوننا لم يبلغ بعد 14 مليار سنة، والأرض لم تبلغ بعد 5 مليارات سنة.
إنها أوقات عصيبة حقًا بالنسبة للوقت نفسه!
