ساعت‌های هسته‌ای به لطف پیشرفت‌های جدید فیزیک به واقعیت نزدیک‌تر می‌شوند

ساعت‌های هسته‌ای از ساعت‌های اتمی دقیق‌تر هستند.

ساعت هسته‌ای بسیار توانمندتر از ساعت اتمی در نظر گرفته می‌شود، که مدت زمان یک ثانیه را از طریق جهش‌های انرژی در الکترون‌های اتم‌ها تعیین می‌کند و در حال حاضر اوج زمان‌سنجی است.

با این حال، محققان اخیراً تکنیکی را توسعه داده‌اند که می‌تواند این دقت را با تحریک و اندازه‌گیری نوسانات در یک هدف حتی دشوارتر بهبود بخشد: هسته یک اتم (هسته، هسته اتم است).

نحوه کار ساعت هسته‌ای: دانشمندان با شمارش طول موج‌های سیگنال فرابنفش، فرکانس پالس‌های انرژی که بر هسته اتم تأثیر می‌گذارند را اندازه‌گیری می‌کنند. این طول موج‌ها می‌توانند باعث شوند که گذارهای هسته‌ای در فرکانس‌های بالاتر نوسان کنند و امکان زمان‌بندی دقیق‌تر را فراهم کنند. تصویر: موسسه ملی استاندارد و فناوری

برای ساعت هسته‌ای، دانشمندان از نور فرابنفش برای برانگیختن هسته‌های اتم توریم-۲۲۹ در یک بلور جامد استفاده کردند. سپس فرکانس پالس‌های انرژی برخوردکننده به هسته - معادل آونگ در یک ساعت معمولی - را اندازه‌گیری کردند و طول موج‌های نور فرابنفش را با استفاده از ابزاری به نام شانه فرکانس نوری شمارش کردند.

ایجاد جهش‌های انرژی در هسته‌ها به سیگنال فرکانسی بسیار بالاتری نسبت به سیگنال مورد استفاده در ساعت‌های اتمی نیاز دارد. با چرخه‌های موج بیشتر در ثانیه، انتظار می‌رود این روش اندازه‌گیری‌های زمان دقیق‌تری را ارائه دهد.

اگرچه ساعت هسته‌ای هنوز در حال پیشرفت است، اما آنها متوجه شده‌اند که این ساعت می‌تواند نه تنها زمان‌سنجی، بلکه تحقیقات فیزیک را نیز متحول کند و حتی بر نحوه مطالعه ساختار جهان توسط دانشمندان تأثیر بگذارد.

طبق تحقیقاتی که در ۴ سپتامبر در مجله نیچر منتشر شد، نمونه اولیه این ساعت در حال حاضر به اندازه یک ساعت اتمی دقیق است و انتظار می‌رود نسخه‌های آینده حتی دقیق‌تر و پایدارتر باشند.

چوانکون ژانگ، نویسنده‌ی اصلی مقاله و دانشجوی کارشناسی ارشد در JILA، یک مرکز تحقیقاتی که توسط دانشگاه کلرادو بولدر و مؤسسه‌ی ملی استاندارد و فناوری تأمین مالی می‌شود، گفت: «چند عامل وجود دارد که می‌توانیم برای بهبود دقت از آن‌ها استفاده کنیم.»

انقلاب فیزیکی؟

همانطور که به خوبی شناخته شده است، دقت ساعت‌های اتمی بسیار بالاتر از ساعت‌های معمولی است. برای چندین دهه، ساعت‌های اتمی در فناوری GPS برای اکتشافات فضایی و زمان‌بندی بین‌المللی مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

علاوه بر این، دقت و پایداری ساعت‌های اتمی ابزارهای مهمی را برای مطالعه زلزله، میدان‌های گرانشی و فضا-زمان در اختیار دانشمندان قرار داده است.

برای به کار انداختن ساعت هسته‌ای، دانشمندان از نور فرابنفش برای برانگیختن هسته‌های اتم‌های توریم-۲۲۹ استفاده کردند. عکس: JILA

با این حال، ساعت‌های اتمی نیز مستعد ناهماهنگی هستند. ژانگ می‌گوید تداخل الکترومغناطیسی می‌تواند الکترون‌های برانگیخته را مختل کند و بر دقت زمان‌بندی تأثیر بگذارد.

دکتر اولگا کوچاروفسکایا، استاد بازنشسته فیزیک در دانشگاه تگزاس A&M که در این تحقیق مشارکتی نداشته است، گفت: «احتمالاً این زمینه‌ها «تحریک» خواهند شد.»

او افزود، ساعت‌های هسته‌ای نه تنها دقیق‌تر، بلکه ساده‌تر و قابل حمل‌تر نیز هستند، زیرا برخلاف ساعت‌های اتمی، به شرایط خلاء بالا، خنک‌سازی شدید یا محافظت در برابر اختلالات مغناطیسی و الکتریکی نیاز ندارند.

به گفته دانشمندان، اگرچه هنوز عوامل زیادی وجود دارد که باید محقق شوند تا ساعت‌های هسته‌ای از نظر عملکرد از ساعت‌های اتمی پیشی بگیرند یا جایگزین آنها شوند، اما این یافته‌ها نشان می‌دهند که آن زمان خیلی دور نیست.

ها ترانگ (طبق گزارش سی‌ان‌ان)

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