پایان عصر ساعت های اتمی - دانشمندان اولین ساعت هسته ای را ساختند

به گزارش سرویس علم و فناوری خبر ناب به نقل از همشهری - همشهری آنلاین، فرخنده رفائی: ساعت های فوق دقیق فقط برای نمایش زمان روی صفحه یا عقربه ها ساخته نمی شوند بلکه بخش مهمی از زیرساخت فناوری های امروزی به شمار می روند. سامانه های موقعیت یابی ماهواره ای، شبکه های ارتباطی و بسیاری از تجهیزات علمی به اندازه گیری بسیار دقیق زمان وابسته اند و حالا دانشمندان در تلاشند مرزهای این دقت را یک گام دیگر جابه جا کنند.

به گزارش رویترز، دو گروه پژوهشی در وین اتریش و پکن چین به طور مستقل موفق شده اند نخستین ساعت های هسته ای عملیاتی جهان را بسازند؛ دستاوردی که می تواند نسل تازه ای از فناوری های زمان سنجی را شکل دهد. نتایج این دو پژوهش همزمان در مجله علمی نیچر منتشر شده است.

ساعت های اتمی امروزی برای اندازه گیری زمان از تغییر وضعیت انرژی الکترون های اتم استفاده می کنند. در این نوع ساعت ها، لیزر یا امواج مایکروویو الکترون ها را میان دو سطح انرژی جابه جا می کند و دانشمندان با اندازه گیری دقیق این تغییرات، مرجعی بسیار پایدار برای زمان به دست می آورند.

اما ساعت هسته ای سراغ بخش دیگری از اتم می رود. در این فناوری، تغییرات انرژی در هسته اتم که از پروتون ها و نوترون ها تشکیل شده، اندازه گیری می شود. دانشمندان برای این کار از ایزوتوپ توریم-۲۲۹ استفاده کرده اند که هسته آن یک ویژگی بسیار مهم دارد: می توان آن را با استفاده از لیزر به حالت انرژی دیگری منتقل کرد.

هر دو گروه، اتم های توریم-۲۲۹ را در بلورهای فلورید کلسیم قرار دادند و با لیزر تغییرات انرژی هسته را دنبال کردند. تیم «وین» از بلورهای توریم با کیفیت بالاتر استفاده کرده، در حالی که تیم «پکن» به لیزر قدرتمندتری دست یافته است. پژوهشگران می گویند ترکیب این دو دستاورد می تواند در آینده عملکرد ساعت های هسته ای را به شکل قابل توجهی بهتر کند.

دلیل اصلی امید دانشمندان به این فناوری آن است که هسته اتم بسیار کوچک تر و در برابر برخی اثرات محیطی مقاوم تر از پوسته الکترونی اتم است. به همین دلیل، در صورت تکمیل فناوری، ساعت های هسته ای می توانند به دقتی حتی بالاتر از ساعت های اتمی دست پیدا کنند و در عین حال ساختاری جمع وجورتر و مقاوم تر داشته باشند.

با این حال، هنوز نمی توان گفت ساعت های هسته ای جای ساعت های اتمی را گرفته اند. پژوهشگران تأکید کرده اند که نمونه های فعلی هنوز به عملکرد نهایی موردنظر نرسیده اند و بهترین ساعت های اتمی همچنان در دقت و پایداری از آنها بهتر هستند.

کاربرد احتمالی این فناوری فقط به ساعت دقیق تر محدود نمی شود. ساعت های هسته ای در آینده می توانند برای موقعیت یابی ماهواره ای، هماهنگ سازی انتقال داده، نقشه برداری دقیق و اندازه گیری های علمی استفاده شوند. این فناوری همچنین می تواند ابزار تازه ای برای آزمایش قوانین بنیادی فیزیک باشد. تیم وین حتی از ساعت هسته ای خود در آزمایشی برای جست وجوی ماده تاریک استفاده کرد؛ آزمایشی که به کشف ماده تاریک منجر نشد، اما نشان داد این ساعت می تواند در آزمایش های فیزیک بسیار دقیق نیز کاربرد داشته باشد.

در صورت حل چالش های فنی، ساعت هسته ای می تواند به یکی از مهم ترین گزینه ها برای نسل آینده زمان سنجی تبدیل شود؛ فناوری ای که به جای اندازه گیری رفتار الکترون ها، تیک تاک زمان را از قلب خود اتم استخراج می کند.

این خبر توسط سایت همشهری آنلاین منتشر شده و خبر ناب صرفا آن را به اشتراک گذاشته است.

منبع : همشهری آنلاین