متن خبر

تاریخ خبر : ۱۳۹۷/۱۰/۱۰

تعداد بازدید : ۹۵

تعداد رای : ۰

ساخت ساعت اتمیِ بسیار دقیقی که اعوجاجِ فضا-زمان را تشخیص می‌دهد

ساعت‌های اتمی که بر اساسِ نوسان‌های اتمی ساخته می‌شوند دقیق‌ترین ابزارهایی هستند که انسان تا به امروز اختراع کرده است.

هرساله دانشمندان تنظیماتی انجام می‌دهند تا دقت اندازه گیری ها افزایش یابد. حالا این دقت به جایی رسیده است که دو ساعتِ اتمی‌ای ساخته شده که امواج گرانشی را ردیابی می‌کند. امواج گرانشی اعوجاج‌هایی بسیار ضعیف در تار و پودِ فضا-زمان هستند.

 

فیزیکدانان موسسه استاندارد و فناوری ایالات متحده (NIST) ساعت‌های ساخته شده را با استفاده از سه روشی که دقت این ساعت‌ها را تعیین می‌کند آزمایش کردند. این سه مَحک عبارتند از: عدم قطعیت سیستماتیک، پایداری و تکرارپذیری. به گفته‌ی اندریو لودلو از فیزیکدانان این موسسه: «این دستاورد می‌تواند به عنوان بالاترین سطح ممکن برای دقت این ساعت‌ها در نظر گرفته شود.»

 

این دو ساعت که رکورد جدیدی از خود به جا گذاشتند، با استفاده از اتم‌های ایتربیوم کار می‌کنند. در هر ساعت، با استفاده از یک ساختارِ شبکه‌ایِ اپتیکی که‌ توسط لیزر ساخته شده، هزاران عدد از این اتم‌ها بی‌حرکت نگاه داشته می‌شود. این لیزرها الکترون‌های اتم‌ها را برانگیخته می کنند سپس این الکترون‌های برانگیخته شده به نوسان در آمده و به طور منظم بین دو حالت انرژی حرکت می نمایند.

 

مانند تیک تاک ساعت آنالوگ، این تغییرپذیری انرژی می تواند برای حفظ زمان به کار گرفته شود – اما نسبت به ساعت‌های آنالوگ یا حتی ساعت دیجیتال دارای دقت بیشتری خواهد بود. رکورد اخیر که در سال گذشته به دست آمد، نشان می دهد که این ساعت‌ها می توانند زمان را بدون عقب و جلو کردن حتی یک ثانیه در ۱۵ میلیارد سال نشان دهند. علاوه بر این ثانیه‌ی استاندارد توسط نوسانات اتم سزیم تعریف شده است بنابراین به شدت دقیق است.

 

عدم قطعیت سیستماتیک به این معنی است که آیا ساعت به‌طور مداوم زمان را بر اساسِ نواسانات اتم حفظ می‌کند یا خیر. این دو ساعت‌ با نرخ خطای 1.4 قسمت در ۱۸^۱۰ با فرکانس ایتربیم هماهنگ بودند. پایداری اشاره به تغییر فرکانس ساعت در یک دوره زمانی خاص دارد و تغییر ساعت‌های یتربیوم فقط 3.2 در ۱۹^۱۰ بود. در نهایت، تکرارپذیری به این امر اشاره دارد که در یک فرکانس مشابه میزان تیک تاک ساعت‌ها تا چه حد به هم نزدیک‌اند. تفاوت آنها زیر سطح ۱۸^۱۰ یا یک میلیاردم یک میلیارد بود که بسیار شگفت‌انگیز است.

 

به گفته‌ی لودلو: « توافقِ بین این دو ساعت که ما به آن تکرارپذیری می‌گوییم شاید مهمترین نتیجه باشد چرا که این مسئله شرط لازم برای حصول دو نتیجه‌ی دیگر است. این مسئله به این دلیل درست است که تکرارپذیری نشان می‌دهد خطای ساعت کمتر از تواناییِ ما در تشخیصِ تاثیر گرانش در زمان بر روی زمین رسیده است. در نهایت با اینکه ما رویای استفاده از چنین ساعت‌هایی را در ذهن می پرورانیم، اما باید بدانیم که، عملکرد نسبی آنها توسط اثرات گرانشی زمین محدود می شود.»

 

از این ساعت‌ها از نظر تئوری می‌توان برای ردیابیِ جسم تاریک استفاده کرد. زمانی‌که ساعت‌های اتمی با ماده‌ی تاریک برهم‌کنش می‌کند می‌تواند سریع‌تر یا آهسته‌تر شود بنابراین ساعت‌های همزمان شده می‌تواند برای تشخیصِ این برهم‌کنش‌ها مورد استفاده قرار بگیرد.

 

نتایج این کشف علمی در مجله نیچر به چاپ رسیده است  و از طریق لینک مقاله در دسترس قرار دارد.

 

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)