در یکی از مهمترین پیشرفتهای علمی سالهای اخیر، دو گروه مستقل از فیزیکدانان در اروپا و چین موفق شدند؛نخستین ساعتهای عملیاتی جهان را بر پایه هسته اتم بسازند؛ دستاوردی که میتواند آینده اندازهگیری زمان و پژوهشهای بنیادین فیزیک را متحول کند.
به گزارش سیناپرس، برخلاف ساعتهای اتمی رایج که زمان را با استفاده از تغییرات انرژی الکترونها اندازهگیری میکنند، این فناوری جدید از نوسانات انرژی در هسته اتم توریم-۲۲۹ بهره میبرد. دانشمندان معتقدند این روش میتواند دقت و پایداری بسیار بیشتری نسبت به نسل کنونی ساعتهای اتمی داشته باشد.
دو تیم پژوهشی بهطور مستقل این فناوری را توسعه دادهاند. گروه اروپایی به سرپرستی «لوکا توسکانی دِ کول» از دانشگاه فنی وین موفق شد نخستین ساعت هستهای مستقل را طراحی کند که بهصورت پیوسته فرکانس لیزر را با استفاده از هسته اتم پایدار نگه میدارد. این تیم همچنین از ساعت خود برای جستوجوی نشانههایی از ماده تاریک استفاده کرده و محدودیتهای جدیدی برای برخی مدلهای نظری ارائه داده است.
در سوی دیگر، گروهی از پژوهشگران دانشگاه تسینگهوای چین به رهبری «بئیچن هوانگ» عملکرد ساعت هستهای خود را در دو بلور جداگانه آزمایش کردند. نتایج نشان داد که هر دو دستگاه فرکانس تقریباً یکسانی تولید میکنند؛ موضوعی که گام مهمی در تبدیل این فناوری به یک استاندارد قابل تکرار و قابل اعتماد محسوب میشود.
پژوهشگران برای ساخت این ساعتها، هستههای توریم-۲۲۹ را در بلورهای فلورید کلسیم قرار داده و با استفاده از لیزرهای فرابنفش خلأ آنها را تحریک کردند. دلیل انتخاب توریم-۲۲۹، داشتن یک گذار هستهای با انرژی بسیار پایین است که امکان مطالعه آن را با فناوریهای لیزری پیشرفته فراهم میکند.
اگرچه این ساعتهای هستهای هنوز از دقیقترین ساعتهای اتمی جهان پیشی نگرفتهاند، اما کارشناسان تأکید میکنند که ساعتهای اتمی بیش از هفت دهه سابقه توسعه دارند و فناوری هستهای تازه در آغاز راه است. برخی دانشمندان پیشبینی میکنند که ظرف چند سال آینده، این نسل جدید بتواند رکوردهای کنونی دقت در اندازهگیری زمان را نیز جابهجا کند.
این پیشرفت علاوه بر کاربرد در زمانسنجی فوقدقیق، میتواند به ابزاری ارزشمند برای مطالعه ماده تاریک، بررسی تغییرات احتمالی ثابتهای بنیادی طبیعت و توسعه حسگرهای کوانتومی نسل آینده تبدیل شود.
در حال حاضر، جزئیات این دو پژوهش در قالب مقالات پیشانتشار (Preprint) در پایگاه علمی arXiv منتشر شده و هنوز در مرحله داوری نهایی علمی قرار دارند.
مترجم:سروش ساده