Bilim insanlarından zamanı ölçmede yeni dönem: Nükleer saatler geliştirildi

Bilim insanları, zamanı ölçme teknolojisinde yeni bir dönemin kapısını aralayacak nükleer saatleri geliştirdi. Işık ile atom çekirdeği arasındaki etkileşimlerin izlenmesine dayanan sistem, mevcut atomik saatlerden daha hassas ölçümler yapma potansiyeli taşıyor.

Yaklaşık 70 yıldır kullanılan atomik saatler, elektronların atom içerisindeki farklı enerji seviyeleri arasındaki geçişlerini takip ederek zamanı ölçüyor. Bu teknoloji, GPS başta olmak üzere yüksek hassasiyetli zaman ölçümünün gerekli olduğu birçok sistemde kullanılıyor.

Nükleer saatler ise elektronların hareketleri yerine atom çekirdeğindeki enerji geçişlerini temel alıyor. Atom çekirdeklerinin atomun kendisinden yaklaşık 100 bin kat daha küçük olması, onları dış elektrik alanları gibi çevresel etkilere karşı daha dayanıklı hale getiriyor.

Bu özelliğin, atomik saatlerin hassasiyetini etkileyebilen bazı dış etkenlerin azaltılmasını ve daha kararlı zaman ölçümleri yapılmasını sağlayabileceği belirtiliyor.

KARANLIK MADDENİN İZİ SÜRÜLEBİLECEK

Nükleer saatlerin kullanım alanlarının yalnızca zaman ölçümüyle sınırlı kalması beklenmiyor. Araştırmacılar, yüksek hassasiyetli bu sistemlerin karanlık maddenin izlerinin araştırılmasında da kullanılabileceğini değerlendiriyor.

Evrenin büyük bölümünü oluşturduğu düşünülen ancak doğrudan gözlemlenemeyen karanlık maddenin, fizik yasalarında oluşturabileceği son derece küçük değişimlerin hassas saatlerle tespit edilmesi hedefleniyor.

Bu nedenle nükleer saatlerin, evrenin temel yapısı ve fizik kurallarına ilişkin henüz yanıtlanmamış soruların araştırılmasına katkı sunabileceği ifade ediliyor.

TORYUM-229 TEMELİNE DAYANIYOR

Çalışmanın temelinde, 2003 yılında ortaya atılan bir öneri bulunuyor. Söz konusu çalışmada, atom çekirdeklerinin son derece hassas saatlerin geliştirilmesinde kullanılabileceği belirtilirken, düşük enerjili bir geçişe sahip olması nedeniyle toryum-229 elementinin bu amaç için uygun olabileceği öne sürülmüştü.

Araştırmacılar, toryum-229'un çekirdeğindeki bu özel geçişi lazerlerle takip ederek zamanı ölçmeyi başardı.

DAHA HASSAS HALE GETİRİLMESİ HEDEFLENİYOR

İlk çalışan nükleer saatlerin geliştirilmesine rağmen teknolojinin önünde aşılması gereken bazı sorunlar bulunuyor. Mevcut sistemlerin henüz en gelişmiş atomik saatler kadar kararlı olmadığı belirtiliyor.

Bilim insanları, daha güçlü lazerlerin kullanılması ve sistemin geliştirilmesiyle nükleer saatlerin kararlılığının artırılabileceğini öngörüyor.

Araştırmaya ilişkin sonuçlar, Nature dergisinde yayımlanan iki ayrı makaleyle kamuoyuna duyuruldu.