Atom saatlerinde yeni bir hassasiyet seviyesine ulaşıldı. Singapur Kuantum Teknolojileri Merkezi’nde (CQT) geliştirilen lütesyum tabanlı optik atom saati, 10-19 düzeyinde ölçüm hassasiyetine ulaşarak zaman ölçümünde 19 basamaklık doğruluk ortaya koydu.
Singapur Ulusal Üniversitesi’nden Murray Barrett liderliğindeki ekibin geliştirdiği sistemin bir saniyelik sapmaya ulaşması için 260 milyar yıldan fazla süre geçmesi gerektiği belirtiliyor. Elde edilen sonuçlar, gelecekte küresel zaman standardının yeniden tanımlanmasına yönelik çalışmalar açısından da önem taşıyor.
İki Lütesyum Atom Saati Karşılaştırıldı
Nature dergisinde yayımlanan çalışmada araştırmacılar iki ayrı lütesyum saatini karşılaştırdı. Yapılan ölçümlerde belirsizlik seviyesi 1 x 10-19 düzeyine kadar indirildi ve sistemin ulaştığı hassasiyet bağımsız biçimde doğrulandı.
Atom saatleri, elektronların atom içerisindeki enerji seviyeleri arasında geçiş yaptığı son derece kararlı frekansları referans alarak çalışıyor. Lazerlerle ölçülen bu “saat geçişi”, mekanik saatlerdeki sarkaca benzer şekilde zamanın sayılmasını sağlıyor.
Lütesyum Sıcaklık ve Manyetik Alan Değişimlerinden Daha Az Etkileniyor
Araştırma ekibinin lütesyum üzerinde on yılı aşkın süredir çalışmasının nedenlerinden biri, elementin çevresel değişimlere karşı gösterdiği kararlılık.
Lütesyumun sıcaklık ve manyetik alan farklılıklarından oldukça düşük seviyede etkilenmesi, optik atom saatlerinin farklı çevresel koşullarda yüksek hassasiyetini koruyabilmesi açısından önem taşıyor.
Araştırmaya göre lütesyum tabanlı sistem, teorik olarak Antarktika’nın en soğuk bölgelerinden Ölüm Vadisi’nin yüksek sıcaklıklarına kadar farklı koşullarda hassas zaman ölçümünü sürdürebilecek özelliklere sahip.
Milimetrelik Yükseklik Farkları Bile Ölçülebiliyor
Ulaşılan hassasiyet yalnızca zaman ölçümü açısından değil, yerçekiminin zaman üzerindeki etkisinin incelenmesi bakımından da yeni imkanlar sunuyor.
Lütesyum atom saatinin, yerçekimine bağlı zaman genişlemesini milimetre seviyesindeki yükseklik farklılıklarında dahi algılayabilecek hassasiyete sahip olduğu belirtiliyor.
Bu özellik, son derece küçük yükseklik ve yerçekimi farklılıklarının zaman üzerindeki etkisinin hassas biçimde ölçülmesine imkan sağlayabilir.
Atom Saatlerinin Taşınabilir Hale Getirilmesi Hedefleniyor
Araştırmacıların sonraki hedefleri arasında lütesyum tabanlı sistemi küçülterek taşınabilir hale getirmek bulunuyor.
Bu hedefin gerçekleşmesi halinde yüksek hassasiyetli optik atom saatlerinin yalnızca özel laboratuvar ortamlarında değil, farklı bilimsel ve teknolojik uygulamalarda da kullanılmasının önü açılabilir.
Saniyenin Tanımı Gelecekte Değişebilir
Günümüzde GPS sistemlerinden iletişim ve ulaşım ağlarının senkronizasyonuna kadar pek çok alanda kullanılan küresel zaman standardı, 1960’lı yıllardan bu yana sezyum atomlarına dayanıyor.
Optik atom saatlerinde ulaşılan yeni doğruluk seviyeleri ise mevcut standardın gelecekte yeniden değerlendirilmesini gündeme getiriyor.
Uluslararası zaman standartlarını belirleyen kurumların 2030 ve sonrasındaki süreçte saniyenin tanımını yeniden değerlendirirken lütesyum gibi elementlere dayanan optik atom saatlerinden elde edilen verileri de dikkate alması bekleniyor.
