عاجل | أطلق الفيزيائيون ساعات نووية فائقة الدقة لأول مرة

لقد تعلمت البشرية قياس الوقت بدقة لا تصدق. تعمل الأجهزة الأكثر تقدمًا اليوم عن طريق تذبذب الإلكترونات داخل الذرات. ومع ذلك، يحاول الفيزيائيون بالفعل إنشاء جهاز يستخدم النوى الذرية، التي تتكون من البروتونات والنيوترونات. قدمت مجموعتان مستقلتان من الباحثين من النمسا والصين في وقت واحد نتائج تجاربهم في مأوضحات ظهرت على البوابة العلمية arXiv.org (1), (2).

لا تزال التكنولوجيا الجديدة في بداية رحلتها، لكنها تُظهر بالفعل قدرات مذهلة. وأشار الفيزيائي ثورستن شوم من الجامعة التقنية في فيينا (النمسا) إلى أنه في بعض أنواع القياسات المحددة، يتفوق الجهاز التجريبي بالفعل على جميع الساعات الذرية الموجودة.

كيفية جعل القراد الأساسية

في الساعات الذرية التقليدية والنووية الجديدة، يتم تنفيذ دور البندول المتأرجح بواسطة موجات الليزر الكهرومغناطيسية. بدون اتصال موثوق، يبدأ تردد شعاع الليزر في الانحراف بمرور الوقت، مما يتسبب في اندفاع الساعة أو تأخيرها. في الساعات الذرية، يرتبط شعاع الليزر هذا ارتباطًا وثيقًا بقفزات طاقة الإلكترونات. وفي الجهاز النووي، تمكن الفيزيائيون من ربط الليزر بالانتأوضح إلى مستوى طاقة جديد للنواة الذرية نفسها.

للقيام بذلك، كان على العلماء إنشاء بلورة فريدة من فلوريد الكالسيوم وتشريبها بعنصر نادر - الثوريوم 229. والحقيقة هي أنه في الجدول الدوري بأكمله، الثوريوم هو النوع الوحيد من النواة القادرة على التفاعل بشكل صحيح مع شعاع الليزر.

تمكن كلا الفريقين من الباحثين من تنفيذ حلقة ردود فعل معقدة بنجاح، وإعادة ضبط الليزر باستمرار على قفزات الطاقة في النواة. يطلق عليها الفيزيائيون الخطوة الأخيرة المفقودة لإطلاق أول ساعة نووية حقيقية في التاريخ رسميًا.

البحث عن المادة المظلمة

في حين أن الجهاز الجديد أقل قليلاً من حيث الدقة الإجمالية لأفضل الساعات الذرية، إلا أن إمكانات التكنولوجيا هائلة. الساعات النووية أكثر مقاومة للتداخل من المجالات الكهرومغناطيسية الخارجية. بالإضافة إلى ذلك، فهي لا تتطلب غرفًا مفرغة ضخمة الحجم مطلوبة لالتقاط الذرات المتطايرة. يمكن جعل المنتج الجديد مدمجًا ومتينًا من خلال تجميع بلورة صلبة صغيرة بالداخل.

نظرًا لأن البروتونات والنيوترونات الموجودة في النواة متماسكة معًا بواسطة القوة القوية بدلاً من القوى الكهرومغناطيسية، فإن هذه الساعات تختبر القوانين الأساسية للطبيعة. ويخطط فريق Thorsten Schumm لاستخدام الجهاز للبحث عن المادة المظلمة الغامضة، وهي مادة غير مرئية تتخلل الكون بأكمله.