Dünyanın en doğru atom saati geliştirildi: 1 saniye şaşması 260 milyar yıl sürecek

Atom saatlerinde yeni bir hassasiyet seviyesine ulaşıldı. Singapur Kuantum Teknolojileri Merkezi’nde (CQT) geliştirilen lütesyum tabanlı saat, saniyenin virgülden sonraki 19. basamağına kadar ölçüm yapabiliyor. Bu değer, şimdiye kadar geliştirilen optik atom saatleri arasında yeni bir doğruluk düzeyine işaret ediyor.

Singapur Ulusal Üniversitesi’nden Murray Barrett liderliğindeki ekip tarafından hazırlanan sistemin bir saniyelik sapmaya ulaşması için 260 milyar yıldan fazla süre geçmesi gerekiyor. Bu kadar yüksek doğruluk, yalnızca laboratuvar ölçümleri açısından değil, bugün sezyum atom saatlerine dayanan küresel zaman sistemlerinin geleceği açısından da önem taşıyor.

Lütesyum neden öne çıkıyor?

Atom saatleri, elektronların atom içindeki enerji seviyeleri arasında geçiş yaptığı son derece kararlı frekansları referans alıyor. Lazer yardımıyla ölçülen bu “saat geçişi”, mekanik saatlerdeki sarkaca benzer biçimde zamanın sayılmasını mümkün kılıyor.

Nature dergisinde yayımlanan çalışmada araştırmacılar, iki ayrı lütesyum saatini karşılaştırdı. Ölçümlerde belirsizlik seviyesi 1 x 10^-19 düzeyine kadar indirildi ve sistemin 19 basamaklık doğruluğu bağımsız biçimde doğrulandı.

Ekibin lütesyum üzerinde on yılı aşkın süredir çalışmasının temel nedenlerinden biri de elementin çevresel değişimlere karşı gösterdiği kararlılık. Sıcaklık ve manyetik alan farklılıklarından son derece az etkilenen lütesyum, teorik olarak Antarktika’nın en soğuk noktalarından Ölüm Vadisi’nin yüksek sıcaklıklarına kadar çok farklı koşullarda hassasiyetini koruyabiliyor.

Saniyenin tanımı değişebilir

Bu hassasiyetin başka bir sonucu da yerçekiminin zaman üzerindeki etkisinin çok küçük ölçeklerde ölçülebilmesi. Lütesyum saati, yerçekimine bağlı zaman genişlemesini milimetre seviyesindeki yükseklik farklarında bile algılayabilecek kadar duyarlı.

Araştırmacıların sonraki hedeflerinden biri sistemi küçülterek taşınabilir hale getirmek. Böyle bir gelişme, optik atom saatlerinin yalnızca özel laboratuvarlarda değil, farklı bilimsel ve teknolojik alanlarda da kullanılmasının önünü açabilir.

Günümüzde GPS sistemleri ile iletişim ve ulaşım ağlarının senkronizasyonunda temel alınan zaman standardı, 1960’lardan bu yana sezyum atomlarına dayanıyor. Ancak optik atom saatlerinde ulaşılan doğruluk seviyesi bu standardın gelecekte değişmesine yol açabilir. Uluslararası zaman standartlarını belirleyen kurumların, 2030 yılı ve sonrasında saniyenin tanımını yeniden değerlendirirken bu tür optik atom saati verilerinden yararlanması bekleniyor.