Singapur Ulusal Üniversitesi (NUS) Kuantum Teknolojileri Merkezi'nde (CQT) geliştirilen lütesyum tabanlı atom saati, zaman ölçümünde çığır açan bir hassasiyet seviyesine ulaşarak bilim dünyasında heyecan yarattı. Nature dergisinde yayımlanan araştırma sonuçlarına göre, bu saat, geçiş frekansını 19 ondalık basamağa kadar ölçebiliyor ve 1 × 10⁻¹⁹ belirsizlik sağlıyor. Bu oran, şimdiye kadar herhangi bir optik atom saati için bildirilen en düşük değer olarak kayıtlara geçti.
CQT Baş Araştırmacısı ve NUS Fizik Bölümü Doçenti Murray Barrett, geliştirdikleri saatin şu anda dünyanın en hassas saati olduğundan emin olduklarını belirtti. Atom saatleri, bir atomun elektronu sabit bir frekansta enerji seviyelerini değiştirdiği atomik geçişe kilitlenerek zamanı ölçüyor. Bir lazer, bu saat geçişiyle eşleşecek şekilde ayarlanıyor ve ışığının salınımları zamanı işaretliyor.
CQT tarafından geliştirilen saatte referans olarak, geçişi 848 nanometre dalga boyundaki lazerle eşleşen lütesyum-176'nın elektrik yüklü tek bir atomu veya iyonu kullanılıyor. Sıcaklık değişimleri ve manyetik alanlar, atom saatlerinin zamanı ölçmek için kullandığı geçiş frekansını değiştirebiliyor. Bu nedenle araştırmacılar, saatin doğruluğunu değerlendirirken bu etkileri hesaba katıyor. Lütesyumun saat geçişinin sıcaklık ve manyetik alanlardan neredeyse hiç etkilenmemesi, daha geniş koşullarda sabit kalan bir referans sağlıyor.
Ekip, özelliklerinin onu zaman tutma açısından en iyi elementler arasına sokabileceğini düşünerek lütesyumu on yıldan uzun bir süre önce araştırmaya başladı. Bu olasılığı çalışan bir saate dönüştürmek, yıllarca süren hassas mühendislik ve atomun özelliklerinin ölçülmesini gerektirdi. Araştırmacılar ayrıca saat geçişini tanımlamak için aşırı ince ortalama adı verilen bir yöntem icat etti. Ekip, bilindiği kadarıyla zaman tutma için lütesyumla çalışan tek grup olmaya devam ediyor.
Araştırmacılar iki lütesyum saati üretti ve korelasyon spektroskopisi adı verilen bir teknik kullanarak 200 saat boyunca işleyişlerini karşılaştırdı. Saatler 5,7 × 10⁻¹⁹ belirsizlik içinde uyum sağladı. Bu durum şimdiye kadar bildirilen en hassas saat karşılaştırması oldu. Daha fazla ölçüm yapmanın bu belirsizliği daha da azaltabileceği ifade ediliyor.
NUS Kuantum Teknolojileri Merkezinde kıdemli araştırmacı ve makalenin ortak başyazarı olan Kyle Arnold, saati olan bir kişinin saatin kaç olduğunu bildiğine ancak iki saati olan bir kişinin asla emin olamadığına dair esprili bir söz olduğunu hatırlattı. Arnold, bunun temel olarak bir standardın doğruluğunu test etmenin tek yolunun saatleri karşılaştırmak ve tekrarlanabilirliği göstermek olduğunu belirtti.
Bu gelişme, atom saatlerinin hassasiyetinin artırılmasıyla, küresel zaman standardının yeniden tanımlanması ve yerçekimi ölçümleri gibi alanlarda önemli ilerlemeler kaydedilmesini sağlayabilir.
