مجله دلتا-مجله دانستنی-ساعت اتمی - نوشته هایی از همه چیز و همه جا

نوع جدیدی ساعت در راه است که می‌تواند میزان دقت ساعت اتمی را افزایش دهد و زمان را بر اساس هسته «توریم 229» اندازه‌گیری کند.

در حال حاضر دقیق‌ترین ساعت در جهان مبتنی بر الکترون‌ها درون یک پوسته اتمی است و بهترین ساعت‌های اتمی دقتی برابر یک قسمت در 10 به توان 18 دارند. حالا نوع جدیدی ساعت مبتنی بر ایزوتوپ توریم در راه است که البته برای اولین بار در سال 2003 پیشنهاد شد اما ساخت آن در دنیای واقعی دشوار بود. در ادامه این مطلب از مجله دلتا درباره این ساعت اتمی جدید بخوانید.

محققان اخیرا در مقاله‌ای که در ژورنال «Physical Review Letters» چاپ شده، به اندازه‌گیری زمان با هسته توریم 229 اشاره کرده‌اند: «کاربردها و تحقیقات زیادی برای حالت توریم 229m از لیزر اشعه گاما گرفته تا ساعت هسته‌ای یونی دقیق و پایدار، ارائه شده است. این نوع ساعت‌ها امکان دستیابی به سطح جدیدی از دقت را برای کاوشگرهای فیزیک بنیادی فراهم می‌کند. برای مثال افراد می‌توانند به دنبال تغییر در ثابت‌های بنیادی، جستجوی ماده تاریک یا ردیاب موج گرانشی باشند. امکان استفاده از آن‌ها در زمین سنجی یا ناوبری مبتنی بر ماهواره نیز وجود دارد.»

ساخت ساعت اتمی جدید ?

ساعت اتمی از اتم عناصر خاصی مانند «استرانسیوم» یا «ایتربیم» استفاده می‌کنند که برای تابش آن‌ها از لیزر استفاده می‌شود. این فرایند برانگیختگی الکترون‌ها در پوسته‌های اتمی را در پی دارد و باعث می‌شود که آن میان حالت‌های مختلف انرژی به این طرف و آن طرف بروند.

زمانی این نوسانات ایجاد می‌شود که الکترون‌ها از میان سطوح انرژی گذر کنند که توسط طول موج‌های خاص تابش الکترومغناطیسی تحریک می‌شوند. ساعت اتمی از همین اصل استفاده می‌کند، اما بجای الکترون به نوسان هسته تکیه می‌کنند.

با وجود چنین موضوعی، هسته اتم برای این انتقال به مقدار زیادی انرژی نیاز دارند و برای نوسان بجای لیزرهای ساده باید از انرژی در مقیاس اشعه ایکس یا اشعه گاما استفاده کرد که کاربرد آن‌ها را کاهش می‌دهد و ما اشعه‌ای به این قدرتمندی نداریم.

با وجود چنین موضوعی، تریوم 229 یک استثنا محسوب می‌شود و از میان هزاران هسته اتم، به انرژی کمی برای برانگیختگی این هسته نیاز است و می‌توان از تابش فرابنفش استفاده کرد. در حالی که چندین پژوهش در گذشته طول موج فرابنفش موردنیاز را به چندین مورد محدود کرده بودند، تحقیق جدید بهترین عملکرد را در این زمینه داشته است.

بیشتر بخوانید: در مجله سلامتی دلتا درباره «میگو، پرخاصیت‌ترین غذای دریایی!» بخوانید.