به گزارش مجله توژال؛ محققان یک موسسه تحقیقاتی آمریکایی به نام JILA یک ساعت اتمی مبتنی بر نور ساخته‌اند که آنقدر دقیق است که می‌تواند کوچک‌ترین اثرات پیش‌بینی‌شده توسط نظریه نسبیت عام اینشتین را اندازه‌گیری کند.

بیانیه مطبوعاتی این موسسه نشان می دهد که این ساعت به تعریف دقیق تری از ثانیه منجر می شود و می تواند به کشف ذخایر معدنی زیرزمینی جدید کمک کند.

ساعت‌های اتمی معمولاً از امواج مایکروویو برای اندازه‌گیری طول یک ثانیه استفاده می‌کنند. با این حال، تحقیقات نشان داده است که روشن کردن اتم‌ها با نور مرئی می‌تواند به شمارش دقیق‌تر ثانیه‌ها کمک کند زیرا امواج نور فرکانس بالاتری دارند.

ساعت‌های اتمی مبتنی بر نور در مقایسه با ساعت‌های مبتنی بر امواج مایکروویو احتمالاً هر 30 میلیارد سال یک ثانیه از دست می‌دهند. با این حال، برای دستیابی به این دقت، این ساعت ها باید آنقدر دقیق باشند که بتوانند کسری از ثانیه را اندازه گیری کنند.

افزایش دقت ساعت اتمی

محققان موسسه گیلا به جای استفاده از پرتو نور مرئی، از یک توری نوری که به عنوان توری نوری نیز شناخته می شود، برای اندازه گیری ده ها هزار اتم به طور همزمان استفاده کردند. این به ساعت اتمی داده های بیشتری برای اندازه گیری دقیق ثانیه داد.

اگرچه رویکرد “شبکه نوری” قبلا استفاده شده است، محققان JILA از رویکرد نسبتا ملایم تری برای اندازه گیری های خود استفاده کردند.

بیانیه مطبوعاتی آنها اشاره می کند که این به کاهش دو منبع خطا کمک کرد. اولاً خود لیزر که اتم ها را اندازه گیری می کند و ثانیاً تأثیر برخورد اتم ها با یکدیگر در هنگام قرار گرفتن با قدرت در کنار هم.

اندازه گیری اثرات نسبیت و فراتر از آن

بر اساس نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین، گرانش بر زمان تأثیر می گذارد. یک میدان گرانشی قوی تر منجر به زمان کندتر می شود.

ساعت اتمی طراحی شده توسط محققان JILA به اندازه کافی حساس است تا اثر گرانش بر زمان‌سنجی را در مقیاس زیر میلی‌متری تشخیص دهد.

محققان تغییرات ظریفی را در جریان زمان به دلیل گرانش مشاهده کردند، زمانی که ساعت حتی در فواصل کوچک به سمت بالا یا پایین حرکت می کند.

جون یی، فیزیکدان JILA و NIST می‌گوید: «این ساعت مرزهای آنچه در زمان‌سنجی امکان‌پذیر است را تغییر می‌دهد. با این حال، دستاوردهای طراحی این ساعت از این اندازه گیری ها فراتر رفته و وارد حوزه کوانتومی می شود.

کامپیوترهای کوانتومی خواص اتم ها و مولکول ها را برای انجام محاسبات پیچیده دستکاری می کنند. از آنجایی که ساعت اتمی JILA می‌تواند اندازه‌گیری‌های دقیقی انجام دهد، محققان قصد دارند از آن در میدان میکروسکوپی، جایی که نظریه‌های نسبیت عام و مکانیک کوانتومی تلاقی می‌کنند، برای اندازه‌گیری اعوجاج‌ها در جریان زمان در مقیاس‌های تحریف شده توسط گرانش استفاده کنند.

در عین حال، دقت این ساعت می تواند به دانشمندان در اندازه گیری زمان دقیق در فواصل بسیار زیاد در فضا کمک کند. جون یی در بیانیه مطبوعاتی خود افزود: «اگر می‌خواهیم یک فضاپیما را با دقت روی مریخ فرود بیاوریم، به ساعت‌هایی نیاز داریم که دقیق‌تر از امروز باشیم.

وی در پایان گفت: در حال بررسی حدود اندازه شناسی هستیم. وقتی بتوانید چیزها را با این سطح از دقت اندازه گیری کنید، شروع به دیدن پدیده هایی می کنید که ما تاکنون فقط توانسته ایم درباره آنها نظریه پردازی کنیم.