Viyana ve Pekin'deki araştırma ekipleri, birbirlerinden bağımsız olarak geliştirdikleri nükleer saatleri bilim dünyasına tanıttı. Çalışmaların sonuçları, bilim dergisi Nature'da yayımlanan makalelerle duyuruldu. Araştırmacılar, ilk kez 1949 yılında üretilen atom saatlerinin yeni neslini temsil eden nükleer saatlerin, en iyi geleneksel atom saatlerini geride bırakma potansiyeline sahip olduğunu ancak henüz bu seviyeye ulaşamadığını belirtiyor.
Nükleer saatler, enerjilerini fisyon ya da füzyon tepkimelerinden almıyor. Bu cihazlar, yüksek güçlü lazer ışığının atom çekirdeğiyle etkileşimini izleyerek zamanı ölçüyor.
Her iki araştırma ekibinin geliştirdiği saatlerde de katı hâldeki kalsiyum florür kristalleri içerisinde bulunan toryum-229 izotopu kullanılıyor.
Geleneksel atom saatleri, sezyum veya stronsiyum gibi elementlerdeki elektronların lazer ya da mikrodalgalar yardımıyla farklı enerji seviyeleri arasında geçiş yapmasını temel alıyor. Nükleer saatlerde ise toryum-229 atomunun çekirdeğindeki proton ve nötronların enerji seviyeleri arasındaki geçişler lazerlerle gerçekleştiriliyor.
Atom çekirdeğinin elektronların bulunduğu bölgeden çok daha küçük olması nedeniyle bu geçişlerin izlenmesiyle daha yüksek doğruluk düzeylerine ulaşılabileceği düşünülüyor.
Pekin'deki araştırma ekibinin yöneticileri arasında yer alan Tsinghua Üniversitesi fizikçisi Shiqian Ding, iki ekibin birbirinden bağımsız çalışarak ve farklı deneysel yaklaşımlar kullanarak aynı anda çalışır durumda toryum-229 nükleer saatlerine ulaştığını belirtti. Ding'e göre bu sonuç, konseptin sağlam olduğunu ve tek bir teknik uygulamaya bağlı olmadığını gösteriyor.
Viyana'daki ekibin yöneticileri arasında yer alan TU Wien fizikçisi Thorsten Schumm, nükleer saat geliştirmenin neredeyse 50 yıldır fizikçilerin hayali olduğunu söyledi. Schumm, kendi ekibinin ise 2008 yılından bu yana bu amaç doğrultusunda çalıştığını belirtti.
Bununla birlikte Schumm, nükleer saatin hâlâ "hedeflenen performansından çok uzak" olduğunu söyledi. Araştırmacılar, teknolojiyi mükemmelleştirmeyi hedefliyor.
Schumm'un açıklamasına göre Viyana saatinin toryum kristalleri, daha yüksek konsantrasyon ve daha iyi optik özellikleriyle biraz daha iyi durumdayken Pekin ekibi daha güçlü bir lazere sahip. Schumm, yalnızca bu bileşenlerin bir araya getirilmesiyle bile önemli ölçüde daha iyi bir saat yapılabileceğini belirtti.
En iyi geleneksel atom saatleri, milyarlarca yılda yalnızca bir saniye geri kalabiliyor ya da ileri gidebiliyor. Bu yüksek doğruluk, küresel uydu navigasyon sistemlerinin yanı sıra internet, hücresel iletişim ve fiber optik haberleşme teknolojileri açısından büyük önem taşıyor.
Araştırmacılar, nükleer saatlerin mükemmelleştirildiğinde bu işi daha da iyi yapabileceğini, ayrıca daha az yer kaplayan ve daha az kırılgan cihazlar olarak üretilebileceğini düşünüyor.
Schumm, nükleer saatlerin uydu tabanlı navigasyon, veri aktarımının senkronizasyonu, arazi ölçümü ve ölçüm bilimi olarak bilinen metroloji gibi alanlarda kullanılabileceğini belirtiyor.
Nükleer saatlerin sunduğu bir diğer önemli potansiyel ise temel fizik araştırmalarında ortaya çıkıyor.
Viyana'daki araştırma ekibi, geliştirdiği nükleer saati evrenin kritik bir bileşeni olan ancak bugüne kadar gözlemlenemeyen karanlık maddeyi tespit etmeye yönelik hassas bir fizik deneyinde kullandı.
Deneyde karanlık madde tespit edilemedi. Bununla birlikte nükleer saat, en iyi atom saatlerinin düzeyinde performans gösterdi.
Schumm, "Bu, yepyeni bir fizik evrenine erişim sağlıyor" dedi.
Kaynak: Reuters