Alimlər 30 milyon ildə cəmi bir saniyə xəta edən nüvə saatı hazırlayıblar

Avstriyalı alimlərin hazırladığı yeni nüvə saatı lazer tezliyindəki dəyişiklikləri avtomatik tənzimləyərək 24 saatdan artıq müddətdə sabit işləyib. Prototipin dəqiqliyi 30 milyon ildə təxminən bir saniyəlik xəta səviyyəsinə uyğun olub. Avstriyanın Vyana Texnologiya Universitetinin (TU Wien) alimləri dünyada lazer tezliyindəki dəyişiklikləri avtomatik düzəldə bilən ilk nüvə saatını hazırlayıblar. Torium nüvələrindən istinad mənbəyi kimi istifadə edən qurğu insan müdaxiləsi olmadan 24 saatdan artıq sabitliyini qoruyub. Bu xüsusiyyət atom saatlarında geniş tətbiq olunan avtomatik sabitləşdirmə mexanizminin nüvə saatında da reallaşdırıldığını göstərir. Bir gün ərzində aparılan ölçmələr prototipin nisbi dəqiqliyinin təxminən (10^{-15}) səviyyəsində olduğunu göstərib. Bu göstərici 30 milyon il ərzində təxminən bir saniyəlik xəta ilə müqayisə olunur. Vyana Texnologiya Universitetinin Atom və Subatom Fizikası İnstitutunun professoru Torsten Şumm bildirib ki, yeni qurğu hələ dünyanın ən dəqiq optik atom saatlarının səviyyəsinə çatmasa da, ilk prototip üçün əldə olunan nəticə olduqca uğurludur.

Yeni saat torium atomları olan xüsusi kristal əsasında hazırlanıb. Vyana Texnologiya Universitetində istehsal edilən kristal lazer şüası ilə işıqlandırılır. Professor Şummun sözlərinə görə, lazer işığının rəqslərindən vaxtı ölçmək üçün istifadə etmək mümkündür. Lakin temperatur dəyişiklikləri kimi xarici amillər lazerin tezliyində cüzi dəyişikliklər yarada bilər. Yüksək dəqiqlikli ölçmələr üçün lazer tezliyinin sabit saxlanılması vacibdir ki, saat eyni ritmlə işləməyə davam etsin. Ənənəvi atom saatlarında vaxtın ölçülməsi üçün atomlardakı elektronların enerji səviyyələrindən istifadə olunur. Torium isə alimlərə fərqli yanaşma imkanı verir. Tədqiqatçılar onilliklər ərzində bu elementin nüvəsində bir-birinə qeyri-adi dərəcədə yaxın iki enerji vəziyyətinin mövcudluğundan şübhələniblər. Bu enerji səviyyələri arasındakı fərq o qədər kiçikdir ki, lazer işığı torium nüvəsini bir vəziyyətdən digərinə keçirə bilir. Digər atom nüvələrində enerji səviyyələri arasındakı fərq daha böyük olduğundan lazer işığı ilə belə keçidlər yaratmaq mümkün olmur.

Dünyanın müxtəlif ölkələrində alimlər uzun illər nüvə saatları üzərində işləyiblər. Torsten Şummun komandası və Almaniyanın Braunşvayq şəhərində yerləşən PTB qurumunda professor Ekhard Paykın rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu 2024-cü ilin aprelində torium nüvələrinin lazer vasitəsilə həyəcanlandırılmasını ilk dəfə nümayiş etdirib.mHəmin ilin payızında tədqiqatçılar torium nüvələrinin həyəcanlandırılması üçün istifadə olunan qurğunu ənənəvi optik atom saatına birləşdirərək nüvələrdən vaxt ölçmə istinadı kimi yararlanmağın mümkünlüyünü göstəriblər. Bu təcrübə yüksək dəqiqlikli saatın yaradılması üçün mühüm mərhələ olub. Lakin əvvəlki qurğuda yüksək dəqiqliyə nail olmaq üçün tələb olunan avtomatik sabitləşdirmə mexanizmi hələ mövcud deyildi.  Yeni sistemin iş prinsipi nisbətən sadədir: lazer torium nüvələrinin enerji vəziyyətini dəyişir, nüvələrin lazer işığına reaksiyası isə lazerin tezliyini sabit saxlamaq üçün istifadə olunur. 

Professor Şummun sözlərinə görə, atom əvəzinə atom nüvələrindən istifadə etmək nəzəri baxımdan daha yüksək dəqiqliyə nail olmağa imkan verir. Atom nüvələri atomların özündən 10 mindən çox dəfə kiçikdir və xarici təsirlərə daha zəif reaksiya verir. Bu xüsusiyyət onları vaxtın ölçülməsi üçün daha sabit istinad mənbəyinə çevirə bilər. Alimlər hesab edirlər ki, nüvə saatlarının xarici təsirlərə daha az həssas olması gələcəkdə müxtəlif fiziki kəmiyyətlərin indiyədək mümkün olmayan dəqiqliklə ölçülməsinə şərait yarada bilər. Tədqiqat qrupu hazırda prototipin dəqiqliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırmağı hədəfləyir. Bunun üçün daha güclü lazerlərdən, təkmilləşdirilmiş torium kristallarından və digər texniki həllərdən istifadə edilməsi planlaşdırılır. Yeni nüvə saatı texnologiyası inkişaf etdirildikcə, vaxtın ölçülməsində dəqiqliyin artırılması və fundamental fiziki hadisələrin daha həssas şəkildə öyrənilməsi üçün yeni imkanlar yarana bilər.

mənbə: scitechdaily.com