دقیق‌ترین ساعت اتمی جهان در هر ۳۰ میلیارد سال تنها یک ثانیه خطا دارد!

دانشمندان دقیق‌ترین و صحیح‌ترین ساعت اتمی تاریخ را ساخته‌اند که اگر به مدت دو برابر عمر فعلی جهان اجرا شود، تنها یک ثانیه خطا خواهد داشت. این پیشرفت خیره‌کننده می‌تواند نه تنها خدماتی مانند GPS را بهبود بخشد، بلکه به دانشمندان کمک می‌کند تا بررسی کنند چگونه گرانش، جریان زمان را در فواصل زیرِ میلی‌متر تغییر می‌دهد.

ساعت معمولی شما برای مصارف روزمره کاملاً خوب و مناسب است، یک ثانیه اختلاف در اینجا و آنجا برای جلسات یا ناهارهای کاری خیلی اهمیت ندارد. اما برای رویدادهای پیچیده‌ای مانند پرتاب‌های فضایی، تفاوت‌های چند دهم ثانیه می‌تواند به معنای تفاوت بین انفجار صدای شادی در اتاق کنترل و ایجاد گران‌ترین انفجار در آسمان توسط انسان باشد!

ساعت‌های اتمی ابزارهای بسیار دقیقی هستند که این شگفتی‌ها را ممکن می‌سازند. آن‌ها با شمارش ارتعاشات فراوان و قابل پیش‌بینی اتم‌های خاص کار می‌کنند. به عنوان مثال، اتم‌های سزیوم-۱۳۳ به دقت ۹,۱۹۲,۶۳۱,۷۷۰ بار در هر ثانیه تیک می‌زنند و این موضوع از دهه ۱۹۶۰ به‌طور رسمی برای تعریف طول یک ثانیه استفاده شده است. این ساعت‌ها در هر ۳۰۰ میلیون سال تا یک ثانیه خطا دارند.

اکنون، دانشمندان در JILA ساعتی اتمی را توسعه داده‌اند که بسیار دقیق‌تر است. این ساعت بر اساس چندین طرح توسعه‌ای است که این تیم در طول سال‌ها ایجاد کرده‌اند. اولاً، این ساعت از اتم‌های سزیوم استفاده نمی‌کند بلکه از اتم‌های استرانسیوم استفاده می‌کند که به‌طور باورنکردنی ۴۲۹ تریلیون بار در هر ثانیه تیک می‌زنند. به جای اندازه‌گیری این تیک‌ها با استفاده از امواج مایکروویو، این نوع ساعت اتمی از امواج نور مرئی استفاده می‌کند که فرکانس بسیار بالاتری دارند.

ده‌ها هزار از این اتم‌های استرانسیوم در نوعی شبکه لیزری یا “شبکه نوری” به دام افتاده‌اند که آن‌ها را در جای خود نگه می‌دارد در حالیکه گردش قابل پیش‌بینی خود را انجام می‌دهند. با این که این ساعت تنها در میلیاردها سال با زمان واقعی یک ثانیه اختلاف خواهد داشت باز هم داشتن این تعداد زیاد در یک مکان به دقت آن کمک می‌کند.

ساعت اتمی جدید تیم JILA دقت را تا سطح رکوردشکنی آن افزایش داده است. علاوه بر این، در این ساعت از یک تله نوری کم‌عمق‌تر و ملایم‌تر استفاده شده است، این امر دو منبع خطا که اغلب در ساعت‌های اتمی شبکه نوری وارد می‌شوند، یعنی تأثیرات نور لیزر و برخورد اتم‌ها با یکدیگر را کاهش می‌دهد.

این طراحی جدید ظاهراً به دقت ۸.۱ در هر ۱۰ کوینتیلیون (۱۰ با ۱۹ صفر دیگر بعد از آن) می‌رسد. به عبارت دیگر، این ساعت تنها در صورت اجرا به مدت ۳۰ میلیارد سال یک ثانیه خطا خواهد داشت، این مقدار بیش از دو برابر عمر فعلی جهان است. چیزی که می‌خواهیم بگوییم این است که این ساعت بسیار دقیق است.

این دقت شگفت‌انگیز می‌تواند برای اندازه‌گیری زمان دقیق‌تر از همیشه استفاده شود و فناوری‌هایی مانند GPS و ارتباطات را بهبود بخشد. اما همچنین می‌تواند به بررسی فیزیک کمک کند. گرانش می‌تواند نرخ گذر زمان را تغییر دهد، و این ابزار می‌تواند این تفاوت را در فواصل برابر با ضخامت یک مو اندازه‌گیری کند.

جون یه، یکی از نویسندگان مطالعه، گفت:

این ساعت آن‌قدر دقیق است که می‌تواند اثرات کوچک پیش‌بینی‌شده توسط نظریه‌هایی مانند نسبیت عام را حتی در مقیاس میکروسکوپی تشخیص دهد. این ساعت مرزهای آنچه که در زمان‌سنجی ممکن است را جابجا کرده است.

منبع: Newatlas