Zamanın temel birimi olan “saniye” tanımını yeniden belirleme çalışmalarında tarihi bir bilimsel eşik aşıldı. Singapur Ulusal Üniversitesi ile Kuantum Teknolojileri Merkezi bünyesindeki araştırmacılar, lutesyum elementinin iyonlarını kullanarak geliştirdikleri iki optik atom saatini 200 saat boyunca doğrudan karşılaştırdı. Nature dergisinde yayımlanan çalışma, iki bağımsız saat arasındaki frekans farkının $10^{-19}$ gibi ölçülemeyecek kadar dar bir oranda kaldığını ve mükemmel bir uyum sergilediğini ortaya koydu.
Söz konusu hassasiyet, saatin 300 milyar yıl boyunca kesintisiz çalışması durumunda bile bir saniyelik sapma göstermeyeceği anlamına geliyor. Evrenin Büyük Patlama’dan bu yana geçen yaklaşık 13,8 milyar yıllık yaşının 20 katından fazla bir süreyi kapsayan bu ölçüm standardı; astronomik ölçekte 9,5 trilyon kilometrelik bir ışık yılı mesafesini 1 milimetreden daha az bir hata payıyla hesaplamaya denk geliyor.
Mikrodalgalardan optik ışık frekansına geçiş
Mevcut uluslararası zaman standardı, 20. yüzyılın ortalarından bu yana saniyede yaklaşık 9 milyar kez titreşen sezyum atomlu mikrodalga saatlerine dayanıyor. Lutesyum iyonlu yeni optik saatler ise mikrodalga yerine lazer ışığı kullanıyor ve saniyede yaklaşık 350 trilyon kez titreşiyor. Ölçüm sıklığının bu denli artması, cetvel üzerindeki çizgilerin sıklaşması gibi zamanın çok daha ince dilimlerle bölünmesini mümkün kılıyor.
Araştırma ekibinden Murray Barrett, atomların çevre koşullarına karşı hassasiyet gösterdiğini ancak lutesyumun manyetik alan ve sıcaklık değişimlerine karşı en duyarsız elementlerden biri olduğunu vurguladı. Barrett, lutesyumun ağır bir atom olması sebebiyle hareketten en az etkilenen yapıya sahip olduğunu ve uyarılmış elektron durumunun bir haftadan uzun süre bozulmadan kalarak ölçüm kararlılığı sağladığını kaydetti.
GPS sistemlerinden yerçekimi ve karanlık madde testlerine
Geliştirilen bu optik saatler, resmi takvim ve zaman ayarlarının ötesinde temel fizik ve jeoloji alanlarında yeni ufuklar açmaya aday görünüyor. Albert Einstein’ın genel görelilik teorisi uyarınca zaman yerçekimi merkezine yaklaştıkça daha yavaş, merkezden uzaklaştıkça daha hızlı akıyor.
Yeni sistemin yalnızca yarım santimetrelik irtifa farklarından doğan yerçekimsel zaman sapmalarını dahi tespit edebilecek hassasiyette olduğu belirtildi. Araştırmacılar, bu teknolojinin gelecekte yeraltı kütle hareketlerini, magma hareketliliğini ve fay hatlarındaki değişimleri anlık izlemenin yanı sıra evrensel sabitlerin kararlılığını test etme ve karanlık madde izlerini arama çalışmalarına öncülük edeceğini ifade ediyor.
