Bilim insanları, zamanı atom çekirdeği ile ışık arasındaki etkileşimleri takip ederek ölçebilen ilk çalışan nükleer saatleri geliştirdi. Yeni teknoloji, mevcut atomik saatlerin hassasiyetini aşma potansiyeli taşıyor.
Araştırmacılar, nükleer saatlerin gelecekte yalnızca daha hassas zaman ölçümleri sağlamakla kalmayıp karanlık maddenin araştırılmasına ve evrenin temel fizik kurallarının daha ayrıntılı incelenmesine de katkıda bulunabileceğini belirtiyor.
ZAMAN ÖLÇÜMÜNDE YENİ YÖNTEM
Yaklaşık 70 yılı aşkın süredir kullanılan atomik saatler, atomların elektronlarındaki enerji seviyeleri arasındaki geçişleri takip ederek zamanı son derece hassas biçimde ölçüyor.
Bu teknoloji, GPS başta olmak üzere birçok kritik sistemin geliştirilmesinde önemli rol oynadı. Atomik saatlerin sağladığı hassas ölçümler, zamanın ve dolayısıyla uzay-zamanın farklı koşullarda nasıl davrandığını ortaya koyan deneylere de imkan sağladı.
Yeni nesil nükleer saatler ise elektronlar yerine atom çekirdeğindeki enerji geçişlerini temel alıyor. Sistem, ışığın atom çekirdeğiyle etkileşimini ölçerek zamanı belirliyor.
ATOM ÇEKİRDEĞİ DIŞ ETKİLERE DAHA DAYANIKLI
Nükleer saatlerin en önemli avantajlarından biri, atom çekirdeklerinin atomun tamamına kıyasla son derece küçük olması. Çekirdeklerin dış elektrik alanlarından çok daha az etkilenmesi, hassas zaman ölçümlerini bozabilecek bazı çevresel etkenlerin azaltılmasına yardımcı oluyor.
Araştırmacılara göre bu özellik, nükleer saatlerin gelecekte mevcut atomik saatlerden daha kararlı ve hassas hale gelmesinin önünü açabilir.
KARANLIK MADDENİN İZİ SÜRÜLEBİLECEK
Yeni teknolojinin en dikkat çekici potansiyel kullanım alanlarından biri ise karanlık madde araştırmaları.
Evrenin büyük bölümünü oluşturduğu düşünülen ancak doğrudan gözlemlenemeyen karanlık maddenin özelliklerinin, son derece hassas nükleer saatler kullanılarak araştırılabileceği belirtiliyor.
Bilim insanları, nükleer saatlerin hassasiyetindeki olası artışın, mevcut fizik teorilerinin açıklamakta zorlandığı bazı olayların incelenmesine ve evrenin temel yasalarına ilişkin yeni ipuçlarının elde edilmesine yardımcı olabileceğini değerlendiriyor.
TORYUM-229 KRİTİK ROL OYNADI
Araştırmanın temeli, 2003 yılında ortaya atılan bir öneriye dayanıyor. Söz konusu çalışmada, atom çekirdeklerinin son derece hassas saatlerin geliştirilmesinde kullanılabileceği öne sürülmüştü.
Bu kapsamda özellikle toryum-229 elementi ön plana çıktı. Elementin çekirdeğinde bulunan düşük enerjili geçişin, lazerlerle takip edilmesinin görece kolay olması, nükleer saat teknolojisi açısından önemli bir avantaj olarak değerlendirildi.
TEKNOLOJİNİN ÖNÜNDE HALA ENGELLER VAR
İlk çalışan nükleer saatlerin geliştirilmesi önemli bir aşama olsa da teknoloji henüz mevcut en gelişmiş atomik saatlerin kararlılık seviyesine ulaşmış değil.
Araştırmacılar, daha güçlü lazerlerin kullanılması ve teknolojinin geliştirilmesiyle mevcut sınırlamaların aşılabileceğini düşünüyor. Nükleer saatlerin hassasiyetinin artırılması halinde, hem zaman ölçümünde yeni bir dönemin başlaması hem de temel fizik araştırmalarında yeni deneylerin yapılması mümkün olabilir.
Araştırmaya ilişkin sonuçlar, Nature dergisinde yayımlanan iki ayrı makaleyle bilim dünyasına duyuruldu.
