Singapur Ulusal Üniversitesi’ndeki araştırmacıların geliştirdiği lutesyum iyon saati, optik atom saatleri arasında şimdiye kadar bildirilen en düşük hata payına ulaştı. Nature dergisinde yayımlanan çalışmaya göre saat, zamanı belirlemek için kullanılan atomik geçişin frekansını son derece yüksek hassasiyetle ölçüyor.
Araştırmacılar saatin ölçümündeki belirsizliği, 1’in ardından 19 sıfır gelen bir sayının tersine karşılık gelen çok küçük bir değer olarak açıkladı. Bu oran, saatin ölçümünün gerçek değerden ne kadar sapabileceğini gösteriyor. Ekip ayrıca iki lutesyum saatini 200 saat boyunca karşılaştırdı. Ölçümler arasındaki fark, şimdiye kadar saat karşılaştırmalarında kaydedilen en düşük düzeyde kaldı.
SICAKLIK VE MANYETİK ALAN DEĞİŞİMLERİNDEN AZ ETKİLENİYOR
Atom saatleri, atomların enerji seviyeleri arasında geçiş yaparken yaydığı ya da soğurduğu ışığın frekansını kullanarak zamanı ölçüyor. Ancak sıcaklık değişimleri ve manyetik alanlar bu frekansı etkileyebilir ve saatin ölçümünde küçük sapmalara yol açabilir.
Araştırmacılara göre lutesyumun saat geçişi bu etkilerden çok az etkileniyor. Bu özellik, saatin çevre koşulları değişse bile kararlı ölçüm yapmasına yardımcı olabilir.
Geliştirilen saatte, lutesyum-176 iyonunun enerji geçişini izlemek için 848 nanometre dalga boyunda bir lazer kullanılıyor. Ekip lutesyumun saat yapımına uygun özelliklerini on yılı aşkın süredir araştırıyor. Bu özellikleri çalışan bir saate dönüştürmek ise uzun süreli ölçüm ve hassas mühendislik çalışmaları gerektirdi.
SAATLER ARASINDAKİ MİLİMETRELİK FARKLAR ÖNEM TAŞIYOR
Yerçekimi, zamanın akışını çok küçük ölçüde etkiliyor. Yeryüzünden daha yüksekte bulunan bir saat, daha alçaktaki bir saate kıyasla çok az daha hızlı çalışıyor. Bu nedenle son derece hassas saatler karşılaştırılırken aralarındaki yükseklik farkını da hesaba katmak gerekiyor.
Araştırmacılar, aynı masada bulunan saatler arasındaki yaklaşık 5 milimetrelik yükseklik farkının bile ölçümleri etkileyebildiğini belirtti. Bu etkiyi doğru değerlendirmek için iki lutesyum iyonunun göreli yüksekliklerini bir milimetreden daha hassas biçimde ölçtüler.
Yerçekimine duyarlılık, saatleri farklı laboratuvarlarda veya ülkelerde karşılaştırmayı da zorlaştırıyor. Çünkü saatlerin bulunduğu yerler arasındaki yerçekimi farkı, ölçüm sonuçlarını etkileyebiliyor. Bu etkinin saatlerin performansındaki farklılıklardan ayrılması gerekiyor.
SANİYENİN GELECEKTEKİ TANIMINA KATKI SAĞLAYABİLİR
Sezyum atomları 1960’lardan bu yana saniyenin tanımında kullanılıyor. Optik atom saatleri, atomların çok daha yüksek frekanslı geçişlerini izleyerek zamanı daha hassas ölçebiliyor. Bu tür saatler, saniyenin gelecekte yeniden tanımlanması çalışmalarında değerlendiriliyor. Olası değişikliğin 2030’da veya sonrasında gündeme gelmesi bekleniyor.
Lutesyum saatinin yerçekimindeki küçük değişimleri algılama becerisi, gelecekte Dünya üzerindeki yerçekimi farklılıklarını izlemek için de kullanılabilir. Daha hassas saatler, temel fizik alanındaki araştırmalara da katkı sağlayabilir.
Araştırma ekibinin bir sonraki hedefi, laboratuvarda kullanılan saati taşınabilir ve daha küçük bir sisteme dönüştürmek. Böylece saat farklı yerlere götürülerek yeni karşılaştırmalar yapılabilecek.
Esra M. ÇETİN
