قدم الخبراء مؤخرًا دراسة تتعلق بأعلى الساعات الذرية أداءً في التاريخ، وقد كشفوا عن جهاز جديد لديه القدرة على قياس الوقت بدقة بحيث يمكن أن يفقد ثانية واحدة فقط في كل دورة 300 مليار سنة.
ووفقًا لخبير الفيزياء بجامعة ويسكونسن ماديسون، والمؤلف الرئيسي للبحث Shimon Kolkowitz ، تعد الساعات الشبكية الضوئية من بين أعظم أجهزة القياس لدينا حتى الأن، لكن الابتكار الجديد الذي قاموا به أنتج مستوى مذهلًا من الأداء لم يشهده أحد من قبل.
وتُصنع الساعات الذرية لتتبع الرنين الذي تظهره ترددات الذرة، وعادة ما يتم تسخير القراءات من ذرات الروبيديوم والسيزيوم، و مع هذه العملية المعقدة، فإن هذه الساعات قادرة على تتبع الوقت بدقة عالية.
وتعد الساعة الذرية للفضاء العميق التابعة لوكالة ناسا، من بين أفضل الأمثلة على الجهاز المستخدم في الأبحاث الفضائية، وقد تم إطلاق آلة القياس لأول مرة في المدار قبل عامين.
ويتم الاحتفاظ ب الساعات الذرية وتشغيلها من خلال تتبع مستويات الطاقة التي تعرضها الإلكترونات، وأوضح مؤلفو الدراسة الجديدة أن الإلكترونات إما تصدر الضوء أو تمتصه عندما يغير مستويات طاقتها. خلال هذه المرحلة ، يتطابق نشاط الإلكترون مع تردد ذرة عنصر معين..
وتراقب الساعات الذرية الضوئية الوقت بمساعدة ليزر متخصص لديه القدرة على مطابقة التردد الذي تم جمعه من الإلكترون. وفقًا للمؤلفين، وقد تم تطوير الليزر الذي تم اختياره للساعات بدرجة عالية من أجل الحفاظ على الوقت بدقة أكبر.
وفي الورقة البحثية، تم إنشاء ساعة متعددة الإرسال بوظيفة فصل ذرات السترونشيوم في غرفة مفردة مفرغة يتم التحكم فيها، وقد وصف كولكوفيتز الجهاز بأنه "ليزر رديء نسبيًا" ، وهو ما يتعارض مع أدائه القوي في القياس.
ويؤدي توجيه الليزر إلى ساعة واحدة إلى إثارة الإلكترون مع نفس العدد من ترددات الذرة في عُشر ثانية فقط، وعندما اختبر الفريق الليزر بساعتين في نفس اللحظة بالضبط ، ظلت الذرات مثارة لمدة 26 ثانية.
وقال كولكوفيتز، إن أشعة الليزر تعمل عادة كعامل مُقيد يمنع الساعات من الوصول إلى أدائها الكامل، ومع ذلك عندما تكون الساعات في نفس المستوى، ويتم ترحيلها بنفس ضوء الليزر، يصبح تأثير الليزر غير فعال.
وقارن المؤلفون للدراسة، كل اختلاف في قياس الساعات، حيث من المعروف أن الاختلاف الطفيف بين بيئاتهم ومجالهم المغناطيسي والجاذبية سيؤدي إلى معدل مميز، وتم إجراء الاختبار أكثر من 1000 مرة لمعرفة الفرق بين دقة الأجهزة.
ووجد الخبراء أن الساعتين الذريتين لن يكونا متطابقين إلا بمقدار ثانية واحدة في كل دورة مدتها 300 مليار سنة، وبحسب العلماء فمن الآمن القول إن القياس الدقيق الذي تظهره الساعات المفصولة مكانيًا هو بالفعل رقم قياسي عالمي.