Bu Yeni Saat O Kadar Hassas Ki Yakında Saniyenin Tanımını Yeniden Belirleyebilir

Stronsiyum optik kafes saati olarak bilinen bu sofistike saat, saniyeleri 19 ondalık basamağa kadar ölçebiliyor. Bu, saati 30 milyar yıl boyunca çalıştırsanız bile – ki bu, evrenin şu anki yaşının iki katından fazla – saatin sadece bir saniye kadar sapma göstereceği anlamına geliyor.

Yakın zamana kadar imkansız olan bu hassasiyet seviyesi, önümüzdeki on yıl içinde saniyenin resmi tanımını değiştirme hedefine doğru atılmış önemli bir adımdır.

Bunun gerçekleşmesi için yerine getirilmesi gereken birkaç ön koşul vardır – öncelikle, aynı tür 'tik'e dayanan ve belirli bir hassasiyet ve kararlılık seviyesine sahip en az üç optik saatin farklı kurumlarda kullanılıyor olması gerekir.

Bu yeni optik saat, söz konusu hassasiyet ve kararlılık gereksinimlerini karşılıyor ve zaman ölçümümüzü iyileştirmenin yanı sıra, bilim insanlarının karanlık maddeyi aramasına ve Dünya'nın yerçekimi alanındaki farklılıkları ölçmesine yardımcı olabilir.

Saniye, başlangıçta bir günün bir kısmı olarak tanımlanmıştı – tam olarak bir günün 86.400'de biri. 24 saati 60 dakikaya, ardından her dakikayı 60 saniyeye böldüğünüzde elde ettiğiniz sonuç budur.

Bu, kaba bir kılavuz olarak uygundur, ancak bilimsel ve endüstriyel uygulamalar için yeterince iyi değildir. Sinir bozucu bir şekilde, “bir gün” kesin bir ölçü değildir; Dünya'nın dönme hızı, bir dizi faktöre bağlı olarak değişir ve bu da saniyenin uzunluğunu, hala bir günün kesri olarak tanımlansaydı değiştirecekti.

Atom saatlerinin icadı, bilim insanlarının doğanın değişmez özelliklerine dayanarak saniyeyi bağımsız olarak ölçmelerine olanak sağladı. Bu nedenle, 1967'den beri saniye, Uluslararası Birim Sistemi'nde (SI) sezyum-133 atomunun tam olarak 9.192.631.770 salınımı olarak tanımlanmaktadır.

Bu oldukça hassas bir tanımlama olsa da, hala iyileştirme için yer var. Stronsiyum gibi atomlar, görünür ışık frekanslarında salınır ve saniyede yaklaşık 700 katrilyon “tik” üretirken, sezyumun ürettiği “tik” sayısı 9 milyardır. Optik saatler bunları ölçebilir ve 10-18 saniyelik bir hassasiyet sağlar.

Yeni çalışmada, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden (USTC) araştırmacılar, tesisin stronsiyum optik saatinde yapılan iyileştirmeleri anlattılar; bu iyileştirmeler, belirsizliği 9,2 x 10-19'a, kararlılığı ise 6,3 x 10-19'a düşürdü.

Araştırmacılar, çalışmayı anlatan yeni bir makalede, “Bu performans, SI saniyesini yeniden tanımlamak için gereken 2 x 10-18 tek saat doğruluğu gerekliliğini karşılıyor ve relativistik jeodezi ile yüksek çözünürlüklü karanlık madde araştırmalarında potansiyel uygulamaları var” diye yazıyor.

Ekip, iki başka stronsiyum optik saatin ve alüminyum iyonlarını kullanarak zamanı ölçen iki saatin de bu dönüm noktasını çoktan geçtiğini belirtiyor. Bu ultra hassas saatlerin sayısının artmasıyla, saniyenin resmi olarak yeniden tanımlanması için gerekli kriterler yakında karşılanabilir.

Bu tür kararlar, dört yılda bir düzenlenen Uluslararası Ağırlık ve Ölçüler Genel Konferansı'nda (CGPM) alınır. Bir sonraki konferans bu yılın Ekim ayında yapılacak, ancak bu toplantıda yeniden tanımlama konusunda karar verilebilmesi için gerekli kriterlere yönelik yeterli ilerleme kaydedilmedi.

Bunun yerine, komiteden “CGPM'nin 29. toplantısında (2030) sunulacak saniyenin yeni tanımı için bir öneri ve bunun uygulanma tarihi için bir öneri üzerinde çalışması” istendi.