ساخت دقیق‌ترین ساعت دنیا

فیزیک‌دانان آلمانی اخیرا دقیق‌ترین ساعت دنیا را که بر اساس حرکات یون‌های عنصر ایتربیوم کار می‌کند، ساخته‌اند.

به گزارش باشگاه خبرنگاران جوان؛ تا پیش از این دقیق‌ترین ساعت‌های دنیا، ساعت‌های اتمی سزیمی بودند؛ این دستگاه‌ها متشکل از یک "آونگ" اتمی هستند که اتم‌های آن در اثر تشعشع ریزموج، دچار پدیده‌ی تشدید شده‌اند. تعریف ثانیه در سیستم SI نیز بر اساس همین نوع از ساعت‌ها تعریف شده است.
گروهی از فیزیک‌دانان آلمانی موفق به ساخت دقیق‌ترین ساعت دنیا شده‌اند؛ این ساعت بر اساس سنجش فرکانس ارتعاشات یون‌های عنصر ایتربیومی که در هر ثانیه میلیون‌ها بار بین دو سطح از انرژی در حال نوسان هستند، کار می‌کند. این یون‌ها در داخل "شبکه‌ای نوری" از پرتوهای لیزر درگیر هستند تا به این ترتیب دانشمندان قادر به شمارش تعداد نوسانات عنصر ایتربیوم در هر ثانیه شوند. گفته می‌شود که این ساعت به اندازه‌ای دقیق است که در طول چندین میلیارد سال، حتی یک ثانیه نیز عقب یا جلو نخواهد شد.

سابق بر این، هانس جرج دهملت، فیزیک‌دان برنده‌ی جایزه‌ی نوبل نیز در دهه‌ی ۸۰ میلادی پیش‌بینی کرده بود که ساعت‌های نوری-اتمی در حقیقت دام‌هایی لیزری برای یون‌های منفرد و بسیاری اتم‌های خنثای دیگر هستند. در حالیکه در گذشته نیز نمونه‌هایی از این ساعت‌ها ساخته شده بود، اما با این حال تنها ساعت ساخته شده توسط گروه PTB است که به سطح دقت پیش‌بینی شده از لحاظ تئوری، دست یافته است. از لحاظ فنی، عدم قطعیت اندازه‌گیری در این ساعت از مرتبه‌ی ۱۰ به توان منفی ۱۸ است.
به اعتقاد این تیم، عنصر شکل‌پذیر و نقره‌ای رنگ ایتربیم، به دلیل دارا بودن قابلیت انتقال بین دو حالت متفاوت، فرآیند اندازه‌گیری نوسانات را ساده‌تر می‌کند؛ بنابراین این عنصر به گزینه‌ای مناسب برای استفاده در ساعت آن‌ها بدل شده است.

در گزارش گروه PTB آمده است: یکی از این انتقال‌ها براساس تحریک به "حالت F" است که به دلیل طول عمر طبیعی نسبتا طولانی این عنصر (تقریبا ۶ سال)، منجر به پدیده‌ی تشدید بسیار محدودی می‌شود.