Optik saatlerin hassasiyeti iki tür belirsizliğin en aza indirilmesine dayanır: istatistiksel ve sistematik. Bununla birlikte, bir türü azaltma çabaları genellikle diğerinde bir artışa yol açar.
Nimrod Hausser, Jonas Keller ve Almanya’daki Ulusal Metroloji Enstitüsü’ndeki (PTB) meslektaşları, her iki alanda da yüksek performans elde eden bir optik saat oluşturdular. Araştırmacılara göre, bu yenilik sonunda saniyeyi daha büyük bir hassasiyetle yeniden tanımlayabilir.
Optik saatler, saat geçişi olarak bilinen atomik bir geçişin frekansını kullanarak zamanı ölçer. Optik olarak tuzaklanmış nötr atomlara dayanan saatlerde, tuzaklayıcı lazer alanları atomların enerji seviyelerini değiştirerek sistematik belirsizliğe yol açıyor. Öte yandan, tuzaklanmış iyon saatleri, enerji seviyelerinde daha az pertürbasyona neden olan ve böylece sistematik belirsizliği azaltan tuzaklama için elektrik alanları kullanır. Keller, nötr-atom saatleri aynı anda binlerce atomu hapsedebilirken, iyon saatlerinin tipik olarak yalnızca birkaç iyonu hapsettiğini ve nötr-atom saatlerinin bir saat içinde ulaştığı istatistiksel belirsizlik seviyesine ulaşmak için uzun süreli çalışma (bazen bir haftadan fazla) gerektirdiğini belirtiyor.
Yeni optik saat, Coulomb kristali olarak bilinen tek boyutlu bir dizide dört adede kadar indiyum iyonu ve sekiz iterbiyum iyonunu hapsediyor.
Sabit bir saat değişimi için indiyum iyonları kullanılır. İndiyum atomları için lazer soğutmanın verimsizliği nedeniyle, iyonları Coulomb etkileşimi ile soğutmak için iterbiyum iyonları kullanılır. Cihazın istatistiksel belirsizliği, şu anda mevcut olan en iyi iyon saatleriyle karşılaştırılabilir. Ancak araştırmacılar, daha fazla sayıda indiyum iyonu içerecek şekilde düzeneğin boyutunu artırarak, nötr atomlu saatlerle aynı doğruluk seviyesine ulaşma potansiyeline sahip olduğunu iddia ediyor.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v18/s7
