• Son zamanlarda, yıllar süren bir çalışmanın ardından ilk temel nükleer saatin yaratılmasıyla önemli bir gelişme yaşandı.
• Bu ilerleme, bir toryum çekirdeğindeki kuantum durumları arasındaki enerji farkının ölçülmesine dayanıyor.
• Bilim insanları, bir stronsiyum atom saati ile toryum içeren bir kristali birleştirerek tamamen geliştirilmiş bir nükleer saat için gerekli temel teknolojiyi göstermeyi başardı.

Toryum çekirdeklerinin stronsiyum atom saati ile birleştirilmesi, araştırmacılara nükleer saatin temel ilkelerini oluşturma imkanı sundu. Bu ilk prototip, mevcut atom saatlerinin yeteneklerini aşarak ultra kesin zaman ölçümü için önemli bir adım teşkil ediyor.

Viyana Teknoloji Üniversitesinden fizikçi Thorsten Strumm, prototipin büyük bir sıçrama olduğunu belirtirken kalan zorlukları aşmak için daha fazla teknik gelişmeye ihtiyaç duyulduğunu vurguladı.

Atom saatleri, lazer uyarımı ile enerji durumları değişen atomların hassas tik-taklarına dayanıyor ve son derece doğru ancak nükleer saatlerin, çekirdek içindeki enerji geçişleri daha fazla enerji gerektirdiğinden daha büyük bir stabilite ve hassasiyet vadediyor. Bu artan hassasiyet, navigasyondan karanlık madde araştırmasına kadar çeşitli alanlarda devrim yaratıyor.

Bu yılın başlarında bilim insanları, bir toryum çekirdeğindeki kuantum durumları arasındaki enerji farkını ölçtüler. Bu, bir nükleer saat yaratmak için kritik bir adımdı. Strumm’un da dahil olduğu araştırma ekibi, bu ölçümü kullanarak toryum kristalini stronsiyum atom saati ile birleştirerek bir saat üretebileceklerini gösterdiler. Toryum çekirdeklerinin enerji durumları, vakum ultraviyole ışık kullanılarak değiştirildi ve stronsiyum saatinin kızılötesi ışığı, bir frekans taraması ve ksenon gazı aracılığıyla ultraviyole ışığa dönüştürüldü. Bu, toryum çekirdeklerinin geçişleri ile stronsiyum saatinin tik-takları arasında senkronizasyon sağladı.

Toryum kristalinin stronsiyum atom saatine nasıl bağlandığını gösteren şema.

Bu prototip, mevcut atom saatlerini henüz aşmasa da önemli bir ilerleme temsil ediyor. Araştırmacılar, önceki ölçümlerden çok daha iyi bir frekans hassasiyeti elde ettiler ve önümüzdeki 2-3 yıl içinde en iyi atom saatlerini geçme aşamasına geldiler. JILA’dan fizikçi Jun Ye, böyle bir hassasiyetin milyarlarca yıl boyunca doğru kalan saatlere yol açabileceği bir geleceği hayal ediyor ve bu, zaman ölçüm teknolojisinde dikkate değer ilerlemeler için bir potansiyel olduğunu gösteriyor.

Derleyen: Eliz Canyurt