الساعات النووية تقترب من الواقع بفضل الاكتشافات الفيزيائية الجديدة

الساعات النووية أكثر دقة من الساعات الذرية.

تعتبر الساعات النووية متفوقة بكثير على الساعات الذرية، التي تحدد مدة الثانية من خلال قفزات الطاقة في إلكترونات الذرة، وهي حاليًا ذروة ضبط الوقت.

ومع ذلك، طور الباحثون مؤخرًا تقنية يمكنها تحسين هذه الدقة عن طريق تحفيز وقياس التذبذبات في هدف أكثر صعوبة: نواة الذرة (النواة هي قلب الذرة).

كيف تعمل الساعة النووية: يقيس العلماء تردد نبضات الطاقة التي تؤثر على نواة الذرة عن طريق حساب الأطوال الموجية في إشارة الأشعة فوق البنفسجية. يمكن للأطوال الموجية أن تُسبب تذبذب الانتقالات النووية عند ترددات أعلى، مما يسمح بضبط الوقت بدقة أكبر. الصورة: المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا

بالنسبة للساعة النووية، استخدم العلماء الأشعة فوق البنفسجية لإثارة نوى ذرة الثوريوم-229 في بلورة صلبة. ثم قاسوا تردد نبضات الطاقة التي تضرب النواة - وهو ما يعادل تردد البندول في الساعة التقليدية - وحسبوا الأطوال الموجية في الأشعة فوق البنفسجية باستخدام أداة تُسمى مشط التردد البصري.

يتطلب إحداث قفزات في الطاقة داخل النواة إشارة بتردد أعلى بكثير من تلك المستخدمة في الساعات الذرية. ومع زيادة عدد دورات الموجة في الثانية، يُتوقع أن توفر هذه الطريقة قياسات زمنية أكثر دقة.

على الرغم من أن الساعات النووية لا تزال قيد التطوير، إلا أنهم يدركون أنها قد تغير ليس فقط ضبط الوقت ولكن أيضًا أبحاث الفيزياء، بل وتؤثر على كيفية دراسة العلماء لبنية الكون.

هذا النموذج الأولي دقيق الآن مثل الساعة الذرية، ومن المتوقع أن تكون الإصدارات المستقبلية أكثر دقة واستقرارًا، وفقًا لبحث نُشر في 4 سبتمبر في مجلة Nature.

"يمكننا تعزيز بعض العوامل لتحسين الدقة"، هذا ما قاله المؤلف الرئيسي تشوانكون تشانغ، وهو طالب دراسات عليا في معهد جيلا - وهو مركز أبحاث تموله جامعة كولورادو بولدر والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا.

ثورة فيزيائية؟

كما هو معروف، فإن الساعات الذرية أكثر دقة بكثير من الساعات التقليدية. ولعقود من الزمن، استُخدمت الساعات الذرية في تقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لاستكشاف الفضاء وتتبع التوقيت الدولي.

علاوة على ذلك، فقد وفرت دقة واستقرار الساعات الذرية للعلماء أدوات حاسمة لدراسة الزلازل والحقول الجاذبية والزمكان.

لتشغيل الساعة النووية، استخدم العلماء الأشعة فوق البنفسجية لإثارة نوى ذرات الثوريوم-229. الصورة: جيلا

مع ذلك، فإن الساعات الذرية عرضة أيضاً لعدم التزامن. ويذكر المؤلف تشانغ أن التداخل الكهرومغناطيسي يمكن أن يعطل الإلكترونات المثارة ويؤثر على دقة ضبط الوقت.

وقالت الدكتورة أولغا كوتشاروفسكايا، الأستاذة الفخرية للفيزياء في جامعة تكساس إيه آند إم، والتي لم تشارك في الدراسة، إنه من المرجح أن تشهد هذه المناطق "تعزيزاً كبيراً".

وأضافت أن الساعات النووية ليست أكثر دقة فحسب، بل هي أيضًا أبسط وأكثر قابلية للحمل، لأنها، على عكس الساعات الذرية، لا تتطلب ظروف فراغ عالية أو تبريدًا شديدًا أو حماية من الانقطاعات المغناطيسية والكهربائية.

ووفقًا للعلماء، على الرغم من أن هناك العديد من العوامل التي لا تزال بحاجة إلى استيفائها قبل أن تتجاوز الساعات النووية أداء الساعات الذرية أو تحل محلها، إلا أن هذه النتائج تُظهر أن الوقت ليس بعيدًا.

ها ترانج (وفقا لشبكة CNN)

المصدر: https://www.congluan.vn/dong-ho-hat-nhan-den-gan-thuc-te-nho-nhung-dot-pha-vat-ly-moi-post312059.html