Nükleer saat, bir atomun çekirdeğinden gelen ince sinyalleri kullanarak zamanı hassas bir şekilde ölçebilen bir cihazdır. ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’nün (NIST) ortak enstitüsü olan JILA’daki bilim insanları, son gelişmelerle birlikte yeni nükleer saatlerini duyurdular ve bulgularını Nature dergisinde paylaştılar.
NIST ve JILA fizikçisi Jun Ye, bu duyuruda “Milyarlarca yıl boyunca çalışmaya devam eden bir kol saati hayal edin; bu saat bir saniye bile kaybetmeyecek” diyerek nükleer saatlerin potansiyelini vurguladı. Ye, “Henüz tam olarak o seviyeye ulaşmadık ama bu araştırma, bizi o hassasiyet düzeyine bir adım daha yaklaştırıyor” şeklinde ekledi.
Atom Saatleri ve Nükleer Saatlerin Özellikleri
Atom saatleri, uzun zaman dilimleri boyunca son derece kararlı kalabilmeleri nedeniyle bilim insanları tarafından en güvenilir ölçüm aracı olarak tercih edilmektedir. Geleneksel kol saatlerinde kullanılan mekanizma gibi, atom saatleri de zamanı tutmak için bir kuvars kristal osilatörü kullanır. Bu kristaller, eski duvar saatlerindeki sarkaçlar gibi, zamanın geçişini belirli frekanslarda titreşerek ölçer.
Ancak, uzay aracının konumunu belirlemek gibi yüksek risk taşıyan ölçümler için en yüksek hassasiyet gereklidir. Atom saatleri, sarkacın işlevinin yerini alarak atomların yörüngesindeki elektronların enerji seviyeleri arasında geçiş yapmalarını sağlamak için lazer ışığını kullanır. NIST’in açıklamasına göre, nükleer saatler de benzer bir şekilde çalışarak zamanı ölçmek için bir atomun çekirdeğindeki enerji sıçramalarını kullanır. Bu durum, nükleer saatlerin, hatalı elektromanyetik alanlardan etkilenmeyen atomları ölçmesi sayesinde atom saatlerinden daha az gürültü ve parazite sahip olmasını sağlar.
Nükleer saatlerin çalışabilmesi için, bilim insanlarının çekirdeğin enerji sıçramalarını gerçekleştirebilmesi adına, çekirdeği belirli bir tür X-ışınıyla vurması gerekmektedir. Ancak yeni geliştirilen nükleer saat, bu enerji sıçramalarını oluşturmak için yalnızca toryum kullanarak ultraviyole ışığına ihtiyaç duymaktadır.
Yeni tanıtılan nükleer saat, günümüzün en gelişmiş atom saatlerinden henüz daha hassas değildir. Bununla birlikte, ekip, sadece birkaç yıl içinde bu farkın kapanacağı ve nükleer saatlerin daha hassas hale geleceği öngörüsünde bulunmaktadır. JILA’dan fizikçi ve ekip üyesi Thorsten Schumm, “İlk otomobiller, at arabalarından daha hızlı değildi. Bu, tamamen yeni bir konseptin tanıtılmasıyla ilgili bir süreçti” diyerek nükleer saatlerin de aynı şekilde bir devrim yaratacağını ifade etti. Schumm, “Ve nükleer saatle tam olarak bunu başardık” diye ekledi.
Öte yandan, Temmuz ayında farklı bir araştırma ekibi, şimdiye kadar geliştirilmiş en hassas atom saatini oluşturmayı başardı. Bu saat, zamanı takip etmek için binlerce atomu hapsediyor ve her 30 milyar yılda yalnızca bir saniye kaybetmektedir. Evrenimizin henüz 14 milyar yaşında olmadığı ve Dünya’nın 5 milyar yaşına ulaşmadığı düşünülürse, bu kaybın oldukça kabul edilebilir olduğu rahatlıkla söylenebilir.
