En Hassas Atom Saati

ABD’deki Ulusal Standartlar ve Teknolojiler Enstitüsü’nde (NIST) çalışan Andrew Ludlow ve arkadaşları bugüne kadar geliştirilmiş en hassas atom saatini üretti. Yeni saat o kadar hassas ki on dört milyar yılda sadece bir saniye sapıyor. Konu ile ilgili bir makale Dr. W. F. McGrew ve arkadaşları tarafından Nature’da yayımlandı.

Temel zaman birimi olan saniye, 1967’den beri sezyum atomlarından yayılan ışığın frekansı üzerinden tanımlanıyor. Sezyum atom saatleri, saniyede yaklaşık dokuz milyar kez tik taklayan kol saatleri gibi düşünülebilir. Her ne kadar çok hassas olsalar da sezyum atom saatleri kapasitelerinin sınırlarına ulaşmış durumda.

Yeni geliştirilen saatte, sezyum değil iterbiyum atomları kullanılıyor. Araştırmacılar, saniyede yaklaşık 500 trilyon kez tik taklayan bu saatler üzerinde 15 yıldır çalışıyor. En son üretilen iterbiyum saatinin daha öncekilerden en önemli farkı, yeni bir ısı kalkanının kullanılması. Prof. Dr. Ludlow ve öğrencileri birkaç yıl önce geliştirdikleri bu ısı kalkanıyla iterbiyum atomlarını çevresel etkenlerden daha korunaklı hale getirmişler.

Günlük hayattaki işlerimiz için atom saatlerinin sağladığı hassasiyete ihtiyacımız yoktur. Ancak atom saatleri bilimsel araştırmalarda önemli roller üstleniyor. Örneğin genel görelilik kuramı zamanın akış hızının kütleçekim alanına bağlı olarak değiştiğini söyler. Kütleçekim alanının daha güçlü olduğu yerlerde zaman daha yavaş akar. Dolayısıyla, söz konusu Dünya olduğunda, zamanın akış hızı deniz seviyesinde yüksek rakımlarda olduğundan daha düşüktür. Ancak bu farklar çok küçüktür. Örneğin aralarında 1000 metre yükseklik farkı olan iki bölgede yaklaşık on senede geçen zamanlar arasındaki fark sadece saniyenin otuz milyonda biri kadardır. Sıradan saatlerle bu kadar küçük farkları ölçmek kolay değildir. Fakat atom saatleriyle zamanın akış hızında yükseklik farklarından kaynaklanan değişimler ölçülebiliyor. En son geliştirilen iterbiyum atom saati sadece bir santimetrelik yükseklik değişimlerini bile tespit edebilecek kadar hassas. Atom saatleri kullanılarak yeryüzünün kütleçekim alanının haritası çıkarılabiliyor.

Yeni atom saatinden yararlanılması planlanan bir diğer araştırma alanı karanlık maddenin doğası. Işıkla etkileşmediği için doğrudan görülemese de evrende normal maddenin beş katı kadar karanlık madde olduğuna işaret eden veriler var. Çeşitli kuramlara göre karanlık madde ile sıradan madde arasındaki etkileşimler atom saatlerinin çalışma hızında belirgin değişikliklere sebep olabilir.