Şevket Yusuf Tekindor
Viyana Teknoloji Üniversitesi (TU Wien) ve Almanya Federal Fizik Teknik Enstitüsü’nden (PTB) araştırmacılar, dışarıdan bir atom saatine ihtiyaç duymadan kendi kararlılığını koruyabilen nükleer saat prototipini 24 saat boyunca kesintisiz çalıştırdı. Ekip, elde edilen sonuçla nükleer saatlerin zaman ölçümünde kullanılmasına yönelik önemli bir aşamaya ulaştı.
Toryum çekirdekleri lazerle uyarılıyor
Prof. Dr. Thorsten Schumm’un liderliğindeki ekip, Nisan 2024’te toryum çekirdeklerinin lazerle uyarılabileceğini ilk kez göstermişti. Yeni çalışmada ise geliştirilen prototipin bir gün boyunca dışarıdan destek almadan kararlı kaldığı ortaya kondu.
Geleneksel atom saatleri, atomların çevresindeki elektronların enerji düzeyleri arasındaki geçişleri ölçüm referansı olarak kullanıyor. Sıcaklık değişimleri ve çevresel koşullar elektronları etkileyebildiğinden, saatlerin hassasiyeti de bu etkenlerden etkilenebiliyor. Atom çekirdekleri ise atomun bütününden 10 bin kat daha küçük ve dış etkiler karşısında daha dayanıklı.
Prototipte, TU Wien’de özel olarak üretilen toryum atomları içeren sentetik bir kristal kullanılıyor. Toryumun çekirdeğindeki enerji düzeyleri arasındaki fark, lazer ışığıyla etkileşime imkân verecek kadar düşük. Lazer frekansı çevre koşulları nedeniyle değiştiğinde çekirdeklerin soğurduğu ışık miktarı azalıyor. Sistem bu azalmayı algılayıp lazeri yeniden uygun frekansa ayarlıyor; böylece saat kendi ritmini koruyor.
İlk ölçümlerde hassasiyet 10⁻¹⁵ düzeyinde
İlk performans ölçümlerinde nükleer saat prototipi 10⁻¹⁵ düzeyinde bağıl hassasiyete ulaştı. Bu değer, saatin 30 milyon yılda yaklaşık bir saniye sapması anlamına geliyor.
Schumm, mevcut optik atom saatlerinin henüz en yüksek performans düzeyinde olduğunu belirterek, prototipin sonucunu başlangıç aşaması için çok başarılı buldu. Lazer gücü ile toryum kristalinin kalitesinin artırılmasıyla nükleer saat teknolojisinin zaman ölçümünde yeni standart haline getirilmesinin hedeflendiğini söyledi.
