Singapur Ulusal Üniversitesi bünyesindeki Kuantum Teknolojileri Merkezi’nden (CQT) bir fizikçi ekibi, nadir toprak elementi lutesyumu kullanarak bugüne kadar inşa edilmiş en hassas atom saatini duyurdu. Doçent Murray Barrett liderliğindeki araştırmacılar, saatin 260 milyar yılı aşkın bir sürede bir saniye bile şaşmayacağını açıkladı. Bulgular 23 Eylül’de Nature dergisinde yayımlandı.

Hassasiyette Rekor Seviye

Yeni saat, 1 x 10⁻¹⁹ belirsizlik değerine ulaşarak bir optik atom saati için bugüne kadar rapor edilen en düşük belirsizliği elde etti; bu da zamanı 19 ondalık basamağa kadar ölçebildiği anlamına geliyor. Araştırmacılar iddialarını sınamak için birbirinden bağımsız iki lutesyum saati inşa etti ve “korelasyon spektroskopisi” adı verilen bir teknikle bu iki cihazı 200 saat boyunca karşılaştırdı. Sonuçta iki saat 5,7 x 10⁻¹⁹ belirsizlik değeriyle örtüştü; bu da bugüne kadar yapılmış en hassas saat karşılaştırması olarak kayda geçti. Barrett, “Şu anda elimizde dünyanın en doğru saatinin bulunduğundan eminim” dedi.

Neden Lutesyum Tercih Edildi?

Saatin üstün performansının arkasında lutesyumun kendine özgü atomik yapısı yatıyor. İtriyum, stronsiyum ve alüminyum gibi elementlerden üretilen saatlerde küçük frekans hatalarına yol açan sıcaklık ve manyetik alan dalgalanmalarına karşı lutesyum neredeyse tamamen duyarsız kalıyor. Zaman tutma amacıyla lutesyum kullanan tek grup olduğu düşünülen CQT ekibi, bu düzeneği geliştirmek için on yılı aşkın süre çalıştı ve saat geçişini tanımlamak için “hiperfine ortalama” adını verdikleri özel bir teknik geliştirdi. Barrett bu dayanıklılığı şöyle özetledi: “Lutesyum saati, Ölüm Vadisi’ndeki en sıcak noktadan Antarktika platosundaki en soğuk noktaya taşınsa bile kararlılığını korurdu.”

Saniyenin Yeniden Tanımlanmasındaki Rolü

Sezyum atomları 1960’lardan bu yana saniyeyi tanımlıyor ve GPS ile küresel iletişim ağlarının temelini oluşturuyor. Zaman standartlarından sorumlu uluslararası kuruluş ise 2030 yılında veya sonrasında gerçekleşmesi beklenen bir yeniden tanımlama için yeni nesil optik saatlerden gelen verileri değerlendiriyor; lutesyum saati bu hassasiyetiyle sürecin ön saflarına yerleşiyor. Yine de çözülmesi gereken bir sorun var: Bu denli hassas saatler, yalnızca birkaç milimetrelik yükseklik farkında bile yer çekiminin zamana etkisini algılayabiliyor ve bu durum farklı konumlardaki saatlerin karşılaştırılmasını zorlaştırıyor. Ekibin bir sonraki hedefi, laboratuvar ölçeğindeki cihazı taşınabilir bir sisteme dönüştürmek. Makalenin ortak yazarlarından doktora öğrencisi Michael Lee, hassasiyetten ödün vermeden saatlerin küçültülebileceğini öngördüklerini belirtti.