الساعات النووية تقترب من الواقع بفضل الاكتشافات الفيزيائية الجديدة

الساعات النووية أكثر دقة من الساعات الذرية.

تعتبر الساعة النووية أكثر قدرة بكثير من الساعة الذرية، والتي تحدد مدة الثانية من خلال قفزات الطاقة في إلكترونات الذرات وهي حاليا قمة قياس الوقت.

ومع ذلك، نجح الباحثون مؤخرا في تطوير تقنية يمكنها تحسين هذه الدقة من خلال 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 توليد قفزات الطاقة في النوى إشارة تردد أعلى بكثير من تلك المستخدمة في الساعات الذرية. ومع زيادة دورات الموجة في الثانية، يُتوقع أن توفر هذه الطريقة قياسات زمنية أكثر دقة.

على الرغم من أن الساعة النووية لا تزال قيد التطوير، إلا أنهم يدركون أنها قد تؤدي إلى تغيير ليس فقط في ضبط الوقت، بل أيضًا في أبحاث الفيزياء، بل وحتى التأثير على الطريقة التي يدرس بها العلماء بنية الكون.

ويعد النموذج الأولي دقيقًا بالفعل مثل الساعة الذرية، ومن المتوقع أن تكون الإصدارات المستقبلية أكثر دقة واستقرارًا، وفقًا للبحث الذي نُشر في الرابع من سبتمبر في مجلة Nature.

وقال المؤلف الرئيسي تشوانكون تشانغ، وهو طالب دراسات عليا في JILA، وهو مركز أبحاث ممول من جامعة كولورادو بولدر والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا: "هناك عدد قليل من العوامل التي يمكننا الاستفادة منها لتحسين الدقة".

ثورة فيزيائية؟

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

علاوة على ذلك، فإن دقة واستقرار الساعات الذرية زودت العلماء بأدوات مهمة لدراسة الزلازل، والحقول الجاذبية، والزمكان.

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

ومع ذلك، فإن الساعات الذرية معرضة أيضًا لعدم التزامن. يقول تشانغ إن التداخل الكهرومغناطيسي قد يُعطّل الإلكترونات المُثارة ويؤثر على دقة ضبط الوقت.

وقالت الدكتورة أولغا كوتشاروفسكايا، أستاذة الفيزياء الفخرية بجامعة تكساس إيه آند إم، والتي لم تشارك في البحث، إنه من المرجح أن يتم "تحفيز" هذه المجالات.

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 الاضطرابات المغناطيسية والكهربائية.

وبحسب العلماء، ورغم وجود العديد من العوامل التي لا تزال بحاجة إلى تحقيقها قبل أن تتفوق الساعات النووية في أدائها على الساعات الذرية أو تحل محلها، فإن هذه النتائج تثبت أن ذلك الوقت ليس بعيداً.

ها ترانج (وفقًا لشبكة CNN)

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