Zamanı hassas bir şekilde takip etmek için, artık atom saatleri yerine optik atom saatleri devreye girmeye başlıyor. Bu cihazlar, son birkaç yılda gösterdikleri zamanı takip etme yeteneklerini daha da geliştirdiler ve artık sıradan atom saatlerinin yeteneklerinin çok ötesine geçmeyi başardılar.

Atom saatleri mutlak sıfıra yakın bir sıcaklığa soğutulmuş sezyum atomlarını kullanır ve bu atomların rezonans frekansını ölçerek zamanı takip eder. En gelişmiş atom saatleri 300 milyon yılda bir saniye gibi etkileyici bir hata payıyla zamanı ölçebiliyor. Ancak bilim insanları, bundan daha iyisini yapmanın da mümkün olduğunu fark ederek, bir “ışık ağı” veya teknik olarak optik bir kafes kullanarak on binlerce atomu yakalayıp ölçmenin mümkün olduğunu gördüler.

Yeni geliştirilen optik atomik saatte kullanılan kafes, mutlak sıfırın yalnızca bir derece üzerinde 40.000 stronsiyum atomunu barındırıyor. Bu saatin ölçüm birimi, bu atomdaki elektronların spesifik enerji seviyeleri arasındaki geçiş. Araştırmacılar, bunu kullanarak, zamanı milyarda birin milyarda birinin onda biri başına 8,1’lik inanılmaz bir hata payıyla ölçebildiler.

Neden bu kadar önemli?

Bu kadar yüksek bir hassasiyete sahip olmak, çoğumuz için önemli görünmeyebilir. Atom saatlerinin hassaslık düzeyi, insanlık için çoğu zaman yeterlidir. Atom saatlerinin hassasiyeti, GPS gibi hayatımızın birçok farklı alanında etkili bir şekilde kullanılıyor. Bunların yerini optik atom saatlerinin alması, doğruluğu en az 1.000 kat daha yükseğe çıkaracaktır. Ancak aynı zamanda temel fizik için yeni test yöntemleri de açılmış olur.

Kıdemli yazar Profesör Jun Ye, 2022 Temel Fizikte Atılım Ödülü’nü kazandığında yaptığı açıklamasında “Çok küçük uzay-zaman eğriliğine duyarlı zamanlara ulaşırsak bizi bekleyen çok ilginç keşifler olacak” demişti.

Örneğin bu aşırı hassas saatler, genel göreliliği incelemek için kullanılabilir. Atomik saatlerle, özellikle de GPS uydularında genel görelilik etkileri zaten gözlemlenebiliyor. Ancak daha yüksek hassasiyet sayesinde, varsayımlarımızın doğru olup olmadığını çok daha iyi bir şekilde kontrol edilebilir ve daha önce gözlemlemediğimiz şeyleri ortaya çıkarabiliriz.

Bu hassasiyet artışı, telefonunuzun harita uygulamasında devrim niteliğinde bir yenilir sunmayabilir, ancak insanlığın bilim çalışmalarında çığır açıcı gelişmelerin kapısını açacaktır. Bu sayede uzay keşifleri de dahil olmak üzere pek çok hesaplama çok daha doğru bir şekilde gerçekleştirilerek, örneğin Mars üzerinde tam olarak istediğimiz noktaya iniş yapmayı kolaylaştırabilir.

Sonuçları açıklayan bir makale yakında Physical Review Letters’da yayınlanacak.