Sinqapur Milli Universitetinin alimləri lutetsium əsasında rekord dəqiqliyə malik atom saatı hazırlayıblar. Yeni saatın tezlik ölçməsində qeyri-müəyyənlik cəmi 1 × 10⁻¹⁹ təşkil edir ki, bu da optik atom saatları üçün indiyədək qeydə alınmış ən aşağı göstəricidir. Sinqapur Milli Universitetinin (NUS) Kvant Texnologiyaları Mərkəzində (CQT) hazırlanmış lutetsium əsaslı atom saatı zamanın ölçülməsində yeni dəqiqlik həddinə çatıb.
Nature jurnalında dərc olunan nəticələrə görə, alimlər saatın keçid tezliyini 19 onluq mərtəbəyə qədər ölçə biliblər. Ölçmənin qeyri-müəyyənliyi 1 × 10⁻¹⁹ təşkil edib və bu, bu günədək hər hansı optik atom saatı üçün bildirilmiş ən aşağı qeyri-müəyyənlik göstəricisidir.
Tədqiqat qrupunun rəhbəri, CQT-nin baş elmi əməkdaşı və Sinqapur Milli Universitetinin Fizika kafedrasının dosenti Mürrey Barret hesab edir ki, əldə olunan nəticə lutetsium saatını dünyanın ən dəqiq saatı adına iddialı edir. Atom saatları atomdakı elektronların enerji səviyyələri arasında keçidlərdən istifadə edərək vaxtı ölçür. Bu keçid müəyyən sabit tezlikdə baş verir. Alimlər lazeri həmin tezliyə uyğunlaşdırır və lazer işığının ardıcıl rəqsləri saat üçün zaman ölçüsünə çevrilir. CQT-də hazırlanmış saatda bu istinad mənbəyi lutetsium-176-nın (¹⁷⁶Lu⁺) elektrik yüklü tək ionudur. Onun keçidi dalğa uzunluğu 848 nanometr olan lazerlə uyğunlaşdırılıb. Temperatur dəyişiklikləri və maqnit sahələri atom saatlarında istifadə olunan keçid tezliyini dəyişdirə bilər. Buna görə də saatın dəqiqliyini qiymətləndirərkən bu təsirlər nəzərə alınmalıdır. Lutetsiumun üstün xüsusiyyətlərindən biri isə onun saat keçidinin həm temperatur dəyişikliklərindən, həm də maqnit sahələrindən çox az təsirlənməsidir. Bu xüsusiyyət saatın müxtəlif mühitlərdə daha sabit işləməsinə imkan verir.
Mürrey Barretin sözlərinə görə, lutetsium əsaslı saat Yer kürəsində qeydə alınmış ən isti məkanlardan biri olan Ölüm Vadisindən Antarktidadakı ən soyuq ərazilərə qədər geniş temperatur diapazonunda belə sabit qala bilər. Tədqiqatçılar lutetsiumu on ildən artıqdır ki, zamanın ölçülməsi üçün araşdırırlar. Onlar əvvəlcədən bu elementin ən yaxşı saat standartlarından birinə çevrilə biləcəyini ehtimal edirdilər. Lakin bu ideyanı işlək saata çevirmək atomun xüsusiyyətlərinin uzunmüddətli və yüksək dəqiqliklə öyrənilməsini, eləcə də mürəkkəb mühəndislik işlərini tələb edib. Komanda həmçinin saat keçidini müəyyənləşdirmək üçün “hiperincə orta qiymətləndirmə” (hyperfine averaging) adlı yeni üsul hazırlayıb. Tədqiqatçıların bildirdiyinə görə, hazırda lutetsiumdan zaman ölçməsində istifadə edən yeganə elmi qrup məhz onlardır.
Alimlər iki lutetsium saatı hazırlayaraq onların işləmə tezliyini 200 saat ərzində müqayisə ediblər. Bunun üçün korrelyasiya spektroskopiyası adlı üsuldan istifadə olunub. İki saat arasındakı uyğunluq 5,7 × 10⁻¹⁹ qeyri-müəyyənlik daxilində müəyyən edilib. Bu, indiyədək həyata keçirilmiş ən dəqiq saat müqayisəsi hesab olunur. Daha çox ölçmə aparılması bu qeyri-müəyyənliyi gələcəkdə daha da azaltmağa imkan verə bilər. CQT-nin baş elmi əməkdaşı və məqalənin həmmüəllifi Kayl Arnold qeyd edir ki, istənilən zaman standartının dəqiqliyini yoxlamağın əsas yolu müxtəlif saatları müqayisə etmək və nəticələrin təkrarolunmaz deyil, təkrarlana bilən olduğunu göstərməkdir. Bu səviyyədə dəqiqlikdə hətta cazibə qüvvəsinin təsiri də nəzərə çarpır.
Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsinə görə, cazibə qüvvəsi zamanın axışını yavaşladır. Buna görə də müxtəlif hündürlüklərdə yerləşən saatlar son dərəcə kiçik də olsa, fərqli sürətlə işləyə bilər. 10⁻¹⁹ səviyyəsində işləyən optik atom saatları bu təsiri cəmi bir neçə millimetrlik hündürlük fərqində aşkar edə bilir. CQT-də aparılan müqayisə eyni masa üzərində yerləşdirilmiş iki saat arasında cəmi 5 millimetrlik hündürlük fərqini müəyyən edə biləcək həssaslığa malik olub. Bu fərqin ölçmənin dəqiqliyini məhdudlaşdırmaması üçün alimlər iki lutetsium ionunun nisbi hündürlüyünü ayrıca ölçərək fərqi 1 millimetrdən də aşağı səviyyədə müəyyənləşdiriblər. Lakin cazibə qüvvəsinə bu qədər yüksək həssaslıq saatın digər qabaqcıl atom saatları ilə müqayisəsini də çətinləşdirir. Yer kürəsinin müxtəlif məntəqələrində cazibə qüvvəsindəki fərqlər hələ o qədər dəqiq məlum deyil ki, onların təsirini saatların öz performansındakı fərqdən tam ayırmaq mümkün olsun. Barret gələcəkdə bu dəqiqlik səviyyəsini daha da yaxşılaşdırmağın olduqca çətin olacağını düşünür.
1960-cı illərdən etibarən sezium atomları saniyənin müəyyənləşdirilməsi üçün əsas standart rolunu oynayır. Sezium atom saatları GPS sistemlərinin fəaliyyətində, rabitə və nəqliyyat şəbəkələrinin sinxronlaşdırılmasında mühüm əhəmiyyət daşıyır.
Optik atom saatları isə daha yüksək keçid tezliklərindən istifadə edir. Bu, eyni zaman intervalında daha çox rəqsin hesablanmasına imkan verir və nəticədə zamanın daha yüksək dəqiqliklə ölçülməsini təmin edir. Son illərdə rekord nəticələr əldə etmiş optik saatlarda itterbium, stronsium və alüminium kimi elementlərdən istifadə olunub. CQT komandası bildirir ki, lutetsium əsaslı saatın göstəriciləri bu əvvəlki rekordları üstələyib. Bu texnologiyalar inkişaf etdikcə, beynəlxalq zaman standartlarına cavabdeh qurum saniyənin tərifinin dəyişdirilməsi məsələsini də nəzərdən keçirir. Yeni standartın 2030-cu ildə və ya ondan sonrakı dövrdə qəbul edilməsi gözlənilir.
Optik saatların cazibə qüvvəsinə yüksək həssaslığı onların gələcəkdə yalnız laboratoriyalarda deyil, Yer səthində baş verən qravitasiya dəyişikliklərinin monitorinqində də istifadəsinə imkan verə bilər. Daha dəqiq saatlar fundamental fizikanın hələ tam həll olunmamış bəzi suallarının araşdırılmasına da kömək edə bilər.
Tədqiqat qrupunun üzvü və məqalənin digər ilk müəllifi, NUS doktorantı Maykl Li bildirib ki, növbəti mərhələ laboratoriyada hazırlanan saatın daha kiçik və daşına bilən sistemə çevrilməsidir.
Saatın laboratoriyadan kənara çıxarılması yeni müqayisələrin aparılmasına və texnologiyanın praktik tətbiqlərinin araşdırılmasına imkan verəcək. Alimlər hesab edirlər ki, saatın ölçülərini kiçiltmək mümkün olacaq və bu zaman onun yüksək dəqiqliyi qorunacaq.
mənbə: scitechdaily.com
Şərhlər
Hələ təsdiqlənmiş şərh yoxdur.
Şərh yazın
Şərh yazmaq üçün hesabınıza daxil olun və e-poçtunuzu təsdiqləyin.