گامی جدید به سوی ساخت ساعت های دقیق

آمریکا ، در حال حاضر دقیق ترین ساعت های مورد استفاده برای هماهنگ سازی ماهواره های سیستم GPS بر اساس روشی کار می کنند که در آن یک الکترون با مقدار انرژی کافی برای جهش از مدار و بازگشت به آن، مورد اصابت قرار می گیرد. این جهش کوانتومی کوچک در مدت زمان بسیار دقیقی انجام می شود که با اندازه گیری آن می توان نوعی پاندول کوچک ساخت. در حال حاضر دقیق ترین ساعت های جهان فقط به اندازه یک ثانیه در هر دویست میلیون سال خطا دارند. محققان با سرد کردن و افزایش چگالی ذرات مورد استفاده در این ساعت ها دائما در تلاشند تا دقت آن ها را افزایش دهند. با وجود این هر ازگاهی الکترون ها به درستی عمل نمی کنند و ساعت ها دچار خطا می شوند. به همین علت از سال ها قبل محققان به دنبال استفاده از حالت های گذار در هسته اتم ها به عنوان راهکاری برای اندازه گیری زمان هستند. 

هرچه میزان ذرات موجود در هسته اتم بیشتر باشد، مانند آنچه در مورد اتم توریم وجود دارد، احتمال خطا کاهش می یابد و اندازه گیری زمان دقیق تر می شود. اما مشکل اینجاست که برای برانگیختن هسته اغلب اتم ها به میزانی که برای اندازه گیری زمان نیاز است، باید با انرژی زیادی به آن ها ضربه زد و به همین علت لازم است از پرتوهایی مانند اشعه X یا گاما استفاده شود. محققان با استفاده از لیزر، اتم های به دام افتاده توریم را در حالت تحریک شده، مورد اصابت قرار دادند و طیف نور ایجاد شده توسط الکترون های جهنده آن ها را مورد بررسی قرار دادند و تصویر واضح تری از رفتارهای هسته اتم های این فلز به دست آورند.هنوز مشخص نیست ساعت های اتمی که با استفاده از توریم ساخته می شوند تا چه میزان دقیق هستند، اما این تحقیقات راهگشای شیوه ای جدید و متفاوت برای اندازه گیری دقیق زمان است.گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Nature منتشر شده است.