Dünya’da zamanı en kesin olarak tutan saatler atom saatleri. Bu hassas aletler atomların titreşimlerini ölçmek için lazerleri kullanıyor. Dünya’nın en iyi atom saatleri zamanı öyle bir kesinlikle tutuyorlar ki, eğer onlar evrenin başlangıcından beri çalışıyor olsalardı, bugün sadece yaklaşık yarım saniye kadar yanılmış olurlardı.
Ancak yine de, onlar daha da kesin olabilirler. Eğer atom saatleri atomik titreşimleri daha kesin ve doğru bir şekilde ölçebilirlerse, onlar karanlık madde ve kütleçekimsel dalgalar gibi olayları tespit edebilecek kadar hassas hale gelebilirler. Ayrıca, daha iyi atom saatleriyle, bilim insanları yer çekiminin zaman akışı üzerinde nasıl bir etkisi olabildiği ve evren yaşlandıkça zamanın kendisinin de değişip değişmediği gibi soruları da cevaplamaya başlayabilirler.
Şimdi, MIT fizikçilerinin tasarladığı yeni bir tür atom saati, bilim insanlarının bu tür soruların cevaplarını bulmasına olanak tanıyabilir.
Nature’da yayınlanan çalışmada, araştırmacılar şu anda en gelişmiş tasarımların ölçtüğü gibi rastgele salınan atomları değil, kuantum dolaşıklık içindeki atomları ölçen bir atom saati geliştirdiklerini bildirdiler. Bu yeni düzenek, aynı kesinliğe dolaşıklığın olmadığı saatlerden dört kat daha hızlı bir şekilde ulaşabiliyor.
Yaklaşık 350 İterbiyum Atomu Kullanıldı
Araştırmacılar yeni atom saatlerinde yaklaşık 350 iterbiyum atomunu dolaşık hale getirdiler. İterbiyum atomları görünür ışıkla aynı çok yüksek frekansta salınım yapıyor ve bu da, bu atomların her birinin bir saniye içinde sezyumdan 100,000 kat daha sık titreştiği anlamına geliyor.
Ekip atomları soğutmak için standart teknikleri kullandı ve onları iki aynanın oluşturduğu optik bir boşluğun içine hapsetti. Sonrasında, ekip optik boşluğa lazer ışığı yolladı ve lazer ışıkları aynalar arasında gidip gelerek atomlarla binlerce kez etkileşimde bulundu.
Araştırmacılar bu durumun ışığın atomlar arasında bir iletişim bağlantısı olarak işlev görmesi gibi olduğunu söylüyorlar. Bu ışığı gören ilk atom ışığı hafifçe değiştiriyor ve bu ışık da aynı zamanda ikinci atomu ve üçüncü atomu değiştiriyor ve birçok döngü sonucunda, atomlar kolektif olarak birbirlerini tanıyor ve benzer şekilde davranmaya başlıyor.
Bu şekilde, araştırmacılar atomları kuantum dolaşıklık içine soktular ve sonra onların ortalama frekanslarını ölçmek için mevcut atom saatlerindekine benzeyen başka bir lazer kullandılar. Ekip atomları dolaşık hale getirmeden benzer bir deney yaptığında, dolaşık atomları olan atom saatinin istenen kesinliğe dört kat daha hızlı bir şekilde ulaştığını buldu.
Araştırmacılar eğer günümüzün en gelişmiş atom saatleri kuantum dolaşıklık içindeki atomları ölçmeye uygun hale getirilebilirse, onların hem zamanı daha iyi tutacağını hem de evrendeki karanlık madde ve kütleçekimsel dalgalar gibi gizemleri çözmeye yardımcı olabileceğini ve bazı çok eski soruların cevaplanmaya başlayabileceğini belirtiyorlar.
