گام بزرگی که فیزیکدانان برای ساخت ساعت اتمی برداشتند

در مقایسه با ساعت های اتمی، که در حال حاضر دقیق ترین ساعت های دانشمندان هستند، ساعت های اتمی می توانند ساده تر و قابل حمل تر باشند. این ساعت ها همچنین می توانند برای آزمایش نظریه های بنیادی فیزیک به روش های جدید مورد استفاده قرار گیرند. با این نتایج جدید، دستیابی به یک ساعت هسته ای نزدیکتر از همیشه به نظر می رسد.

به گزارش ایرنا، «پیتر تیرولف» فیزیکدان دانشگاه لودویگز مونیخ آلمان گفت: اکنون می دانیم که این کار (ساخت ساعت هسته ای) از نظر مفهومی امکان پذیر است.

ساعت های اتمی بر اساس فیزیک الکترون های اطراف اتم ها هستند. در این اتم ها الکترون ها در سطوح انرژی خاص و فردی قرار دارند. برای اینکه یک الکترون به سطح انرژی بالاتری بپرد، باید مقدار مشخصی انرژی از لیزر به آن تامین شود. این انرژی مربوط به فرکانس خاصی از نور لیزر است.

برای بهبود این امر، دانشمندان لیزری را به مجموعه‌ای از اتم‌ها می‌تابانند و فرکانس لیزر را تا زمانی که الکترون‌ها بپرند، اسکن می‌کنند. سپس از این فرکانس مانند مترونوم اتمی برای تنظیم ضربان استفاده می شود.

ساعت‌های هسته‌ای از هسته‌های اتمی به جای الکترون‌ها برای تشخیص زمان استفاده می‌کنند. در حالی که بیشتر هسته های اتمی دارای سطوح انرژی بسیار متفاوتی هستند که لیزر نمی تواند باعث جهش شود، یک هسته اتمی خاص متفاوت است. نوعی توریم به نام توریم-229 دارای انتقال انرژی کم است که برای لیزر قابل دسترسی است.

تا همین اواخر، دانشمندان دقیقاً نمی دانستند این جهش چقدر بزرگ است. اما در سال 2023، دانشمندان با دقت بیشتری نسبت به قبل اندازه گیری کردند و این به دانشمندان اجازه داد قدم بعدی را بردارند.

محققان از لیزر برای رساندن هسته اتم مورد نظر به سطح انرژی بالاتر استفاده کردند و نور ساطع شده را مشاهده کردند. در این آزمایش مقدار انرژی انتقالی 8.35574 الکترون ولت اندازه گیری شد. این عدد مطابق با اندازه‌گیری سال 2023 است. برای ساخت یک ساعت هسته، دانشمندان باید دقت این اندازه‌گیری را حتی بیشتر افزایش دهند.

از آنجایی که ساعت‌های هسته‌ای در مقایسه با ساعت‌های اتمی مبتنی بر فیزیک متفاوتی هستند، مقایسه این دو نوع زمان‌سنج ممکن است فرصت مطالعات جدید در فیزیک بنیادی را فراهم کند.