Dünyanın En Doğru Saati”: Lutetyumla Kurulan Atomik Saat Yeni Dünya Rekoru Kırdı

Singapur Ulusal Üniversitesi’nden fizikçilerin oluşturduğu ekip, dünyada şimdiye kadar kurulmuş en hassas atomik saatin kaydını kırdığını açıkladı. Ekip, lutyenum elementini kullanan saatin bir saniyeyi on milyar milyarın altındaki bir belirsizlik düzeyinde ölçtüğünü ve bu doğruluğun daha önce kaydedilen herhangi bir kaynağa göre yaklaşık dört kat daha iyi olduğunu belirtti. Ulusal Üniversitesi araştırmacıları, çalışmayı Nature dergisinde yayımladı.

Günlük hayatta kullandığımız kol saati ya da telefonun sunduğu zaman bilgisi sıradan ihtiyaçlar için yeterli olsa da, bilim insanları hassasiyet konusunda çok daha iddialı. Bu bağlamda zaman dilimlerini mümkün olduğunca doğru ölçmek için atomik saatlere başvuruluyor. Saatler, ışık dalgalarının ya da mikrodalga sinyallerinin “vuruluşlarına” dayanıyor; bu vuruluşlar, dışarıdan enerji kaynağıyla uyarılan elektronların enerji seviyeleri arasında geçiş yapmasıyla oluşuyor. Her element türü için belirli ve bilinen bir frekansta gerçekleşen bu geçişler sayesinde, o elementten tek bir atom kullanarak vuruşların ne kadar doğru olduğunu tayin etmek mümkün oluyor.

Lutyenum, Sıradan Elementlerden Neden Farklı?

Saat lutyum adlı elementi temel alıyor ve saniyeyi bir ten-billion-billionth’in (on milyar milyonmilyarın) altındaki belirsizlik düzeyinde ölçüyor. Ekip, saatin 300 milyar yıl çalıştırılması halinde bile bir saniyeden daha az sapma göstereceğini hesapladı; bu süre de yaklaşık olarak on milyar milyon saniyeye denk geliyor.

Dünyada atomik saatler geleneksel olarak sezyumu referans element olarak kullanıyor, ancak son yıllarda stryonsium gibi diğer elementler de deneniyor. Bu elementler sezyumdan daha hızlı salınım yaptığı için saniye başına daha çok vuruş üretiyor.

Ekip, lutyumun zaman ölçümündeki potansiyelini yaklaşık bir yıldır araştırıyor ve bu potansiyeli gerçekleştiren tek ekip olma özelliğini taşıyor. Elementin gerçekten parladığı alan kararlılık. Atomik yapısı nedeniyle ısı, manyetizma ve harekete karşı son derece iyi korunuyor; bunlar elektron enerji durumundaki değişimleri bozabilecek rahatsızlıklar.

Bu iyi özellikler sayesinde, yüksek doğruluk geniş bir ortam yelpazesinde bile elde edilebilir.

Murray Barrett, Fizikçi

Lutyum saati, Dünya üzerindeki kaydedilmiş en sıcak yer olan Death Valley’den Antarktika platoındaki en soğuk yere kadar gitseniz bile kararlı kalırdı.

Murray Barrett, Fizikçi

Doğruluk İkinci Saatle Test Edildi

Ekip, atomik saatlerinin doğruluğunu doğrulamak için lutyum temelli ikinci bir saat kurdu. İki cihaz tam olarak aynı yerde olmadığından, Einstein’ın genel görelilik teorisine göre düzeltmeler yapılan iki ünite birbirleriyle karşılaştırıldı.

Toplamda 12 süren ve 200 saatin ölçümünü içeren süreçte, iki saat arasındaki fark o kadar küçüktü ki, pratik sıfıra eşitlendi.

“Bir saati olan bir adam ne olduğunu bilir, iki saati olan bir adam ise asla emin değildir” sözü mizahlı bir söz. Temel olarak size bir standardın doğruluğunu test etmenin tek yolunun saatleri karşılaştırmak ve tekrarlanabilirliği göstermek olduğunu söylüyor.

Kyle Arnold, Fizikçi

Fizikte En Temel Araştırmalara Yol Açıyor

Bu son derece hassas zaman aletleri yalnızca doğru saati belirlemek için mükemmel bir referans noktası olmakla kalmıyor; aynı zamanda yerçekiminin Dünya üzerinde nasıl değiştiğini ölçmek gibi fizikteki en temel ve kapsamlı araştırmalar için de paha biçilemez bir araç sunuyor.

Ekip, atomik saat teknolojisini daha da ilerletmek için saatin boyutunu küçültmeyi hedefliyor; şu anda tüm bir laboratuvarı kaplayan cihazın yerden yere taşınabilir hale getirilmesi planlanıyor. Bu sayede çok daha fazla konumda doğruluk testi yapılabilecek ve yeraltı magiza izleme gibi pratik uygulamalarda kullanılabilecek.

Lutyum, bu konuda yine yardımcı olacak özellikler sunuyor: Element, piyasada kolayca bulunan ve aşırı alan kaplayan lazerleri kullanıyor ve hacimli soğutma sistemlerine gerek kalmadan oda sıcaklığında çalışıyor.

Sıradaki adım, laboratuvar ölçeğindeki saati alıp taşınabilir bir sisteme miniaturize etmek.

Michael Lee, Fizikçi

Araştırma Nature dergisinde yayımlandı. Bu makale Rachel Garner tarafından doğrulandı ve Fiona MacDonald tarafından düzenlendi.