Nükleer saatler, çekirdeğin yapısal birim boşluklarındaki manyetik alanlar gibi bozulmalardan etkilenmemesi nedeniyle daha yüksek ölçüm hassasiyeti sergilemektedir.
JILA’daki araştırmacıların haberine göre, nükleer saatin inşa edilmesi için gerekli olan tüm bileşenlerin işleyişi başarıyla tamamlandıktan kısa bir süre sonra dünyanın ilk nükleer saati çalışmaya başlayabilir.
1962 yılında Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü ile Colorado Boulder Üniversitesi, JILA’yı ortak bir enstitü olarak kurdu.
Nükleer saat, zamanı ölçmek için atomdan gelen titreşimleri kullanan atomik saatin aksine atomun çekirdeğinden gelen sinyalleri kullanmaktadır.
Atomik saatler, zamanı ölçmek için kullanılan en hassas yöntemdir. JILA’daki araştırmacılar yeni atomik saatleri geliştirirken, bir nükleer saat üretmeye heveslidirler. Bu saat, atomun çekirdeğinde bulunan enerji patlamalarını kullanarak zamanı ölçmesi çok daha yüksek hassasiyet içerebilir.
JILA’da fizikçi olan Chuankun Zhang, “Nükleer saatin enerji seviyesi çekirdekteki güçlü kuvvetlerle ilişkiliyken, atomik saatler esas olarak elektromanyetik kuvvvetlere bağlıdır” diyor. Bu sebeple, nükleer ve atomik saat karşılaştırması yapıldığında temel fizik için hassas testlerin yapılabileceği söz konusudur.
Nükleer Saatlerde Toryum Kullanımı
Bir nükleer saatin yapımı kolay değildir. Çünkü saat için gerekli olan enerji sıçramaları sadece yüksek enerjili X ışınları tarafından oluşturulabilir ve bunu lazer teknolojisi üretemez.
Bu nedenle araştırmacılar dikkatlerini toryum-229 üzerine yoğunlaştırdılar. Çünkü diğer atomlardan daha küçük enerji sıçramasına ihtiyaç duyar ve X ışınlarından daha düşük enerjiye sahip olan ultraviyole ışık gerektirir.
Bu olgu 1976’dan itibaren devam etmesine rağmen, bilim insanları ancak bu yılın Nisan ayında toryum çekirdeğinde sıçrama yapabilen ultraviyole lazerleri kullanmayı başardılar. JILA’daki bilim insanları atomik tasarımlarını toryum ile birleştirdiler ve nükleer saat yapımında kullanılacak diğer bileşenleri tasarladılar.
Nükleer Saat Yapımı
Araştırmacılar nükleer saati henüz birleştirmediler ancak yapılması durumunda gerekli tüm bileşenlere sahipler. Ekip, sıçramanın frekansını daha hassasiyetle ölçmeye odaklandı.
Zhang e-postasında, “Bu ölçümün doğruluğunu önceki ölçümlerimize göre bir milyon kat arttırmayı başardık.” diye ekleme yaptı. Bu da nükleer geçişin, kuantum enerji alt seviyelerini ilk kez çözümleme imkanı vermektedir.
Zhang, saatin ne zaman hazır olup olmayacağı sorusunu şöyle cevapladı: “Spektroskopi çözünürlüğünü daha da iyileştirmek ve geçişin sistematik kaymalarını değerlendirmek için çalışıyoruz, böylece saatin doğruluğunu daha net elde edebiliriz.” dedi.
Nükleer saat kullanmanın bir diğer avantajı da, atomik saate göre çalışma kolaylığı sağlamasıdır.
Zhang e-postasında, “Katı hal sistemindeki nükleer geçiş incelenebilir, bu da ultra yüksek vakum, lazer soğutma ve tuzaklama gibi teknolojilerine ihtiyaç duymadan günümüzdeki atomik saatlerinden çok daha basit bir saat oluşturulmasını sağlar.” dedi.
Kaynak: interestingengineering.com/science/worlds-first-nuclear-clock
Haberi Derleyen: Elif Gül Türkmen- Eskişehir Teknik Üniversitesi – Yüksek Lisans Öğrencisi
