اقرأ في هذا المقال
الساعات الذرية هي بالفعل أكثر الساعات دقة في الحفاظ على الوقت في العالم، لكن علماء الفيزياء يعملون على تصميم جديد يمكن أن يجعلها أكثر دقة بمقدار 50 مرة من أفضل التصاميم الحالية.
ما هو نوع الساعة الذرية الجديدة التي تحافظ على الوقت
ربما كان أحد أعظم التطورات في قدرة البشر على تتبع الوقت قد وصل منذ ما يقرب من 70 عامًا مع اختراع أول ساعة ذرية، حيث تستخدم أدوات ضبط الوقت هذه سلسلة من الليزر لمراقبة الاهتزازات في الوقت المناسب والسلوكيات المتذبذبة للذرات.
ويقول الخبراء إن طريقة قياس الوقت هذه دقيقة للغاية لدرجة أنه إذا كان الشخص يحافظ على الوقت منذ فجر الكون والوجود نفسهن، فإن هذه الساعة الذرية اليوم لن تكون متوقفة سوى نصف ثانية تقريبًا، وعلى الرغم من دقة هذه الساعات، إلا أن الخبراء عملوا منذ فترة طويلة على جعلها أكثر دقة، وهي دقيقة بما يكفي لقياس الظواهر العالمية التي استعصت على فهم العلماء لعقود مثل المادة المظلمة وموجات الجاذبية، وقد قال العلماء أنه تم تصميم نوعًا من الساعات الذرية التي تعتمد على طريقة جديدة لمراقبة اهتزازات الذرات والتفاعل معها.
وبدلاً من بناء ساعة ذرية تقيس تذبذب مجموعة من الذرات التي تبدو غير مرتبطة، كما تفعل معظم الساعات الذرية ابتكر الباحثون ساعة تقيس مجموعة من الذرات التي أصبحت متشابكة كمياً بالضوء، حيث أصبح هذا التشابك ممكنًا باستخدام سلسلة من التقنيات البصرية على حوالي 350 ذرة مختلفة، وتم بث سلسلة من الليزر بين مرآتين وخلق رد فعل تسبب في تزامن الذرات تدريجياً مع بعضها البعض.
مميزات الساعة الذرية
قال احد العلماء يبدو الأمر، كما لو أن الضوء يعمل كحلقة وصل بين الذرات، حيث ستعمل الذرة الأولى التي ترى هذا الضوء على تعديل الضوء قليلاً، وهذا الضوء يعدل أيضًا الذرة الثانية والذرة الثالثة، ومن خلال العديد من الدورات تعرف الذرات بعضها البعض بشكل جماعي وتبدأ في التصرف بشكل مشابه.
العلاقة التي تشكلت بين الذرات وفقًا للباحثين، هي التي تمنح ساعتهم الذرية الجديدة دقة لا مثيل لها، حيث تستخدم الساعات الذرية السابقة ذرات غير مرتبطة وتعمل على تردداتها الخاصة، مما يؤدي إلى هامش خطأ صغير لكيفية استخدام تلك الساعات لاهتزازات الذرات للحفاظ على الوقت.
لكن الساعة التي اكشفت حلت هذه المشكلة إلى حد كبير، ومن خلال إنشاء شبكة من الذرات التي أصبحت متشابكة مع بعضها البعض وتم تكييفها لتتصرف بشكل مشابه، إذ كشف الباحثون أنهم صنعوا ساعة أكثر دقة بأربع مرات على الأقل من تلك التي لا تستخدم ذرات متشابكة كميًا.
هذه الساعة الذرية دقيقة للغاية حسب نظرية الخبراء، فإذا كانت تقيس عمر الكون منذ الانفجار العظيم، فمن المحتمل أن تنخفض بأقل من 100 مللي ثانية، حيث أفاد الباحثون أن الآثار المترتبة على هذه الطريقة الجديدة يمكن أن تكون مذهلة وأن هذه قد تكون أداة لمساعدتهم على اكتشاف الظواهر الكونية الجديدة.
مقدار ما تفقده الساعة الذرية الدقيقة
تعمل الساعات الذرية باستخدام الليزر لحساب عدد المرات التي تتحرك فيها ذرة واحدة ذهابًا وإيابًا، ونظرًا لدقتها تُستخدم الساعات الذرية لوضع معايير للتوقيت العالمي المنسق وهو المعيار العالمي الأساسي لتنظيم الوقت نفسه، إذ تستخدم الساعات الذرية أيضًا في العلوم لأغراض بحثية مثل تجربة الساعة الذرية في الفضاء السحيق لوكالة ناسا.
يتطلع فيزيائيو (JILA) الذين أجروا التجربة إلى استخدام النموذج الجديد للتجارب المتطورة في فهم الزمكان المنحني، وهو مفهوم ابتكره ألبرت أينشتاين في نظريته النسبية عام 1915، إذ قال أحد العلماء أن النتيجة الأكثر أهمية وإثارة هي أنه يمكن ربط فيزياء الكم بالجاذبية، على سبيل المثال فحص الفيزياء المعقدة عندما يتم توزيع الجسيمات في مواقع مختلفة في الزمكان المنحني، وبالنسبة إلى ضبط الوقت فإنه يُظهر أيضًا أنه لا يوجد عائق أمام جعل الساعات أكثر دقة بمقدار 50 مرة من اليوم وهذا خبر رائع.
في حين أن الساعة الذرية التي تم إنشاؤها في جامعة ويسكونسن ماديسون دقيقة لدرجة فقدان ثانية واحدة فقط كل 300 مليار سنة، حيث يقول الفيزيائيون إنها ليست دقيقة مثل النموذج الذي طوره فريق (JILA)، لكن علماء الفيزياء في (UW-Madison) يشيرون أيضًا إلى أن الليزر الذي استخدموه أقل جودة بكثير من الليزر المستخدم من قبل (JILA).
يقول أحد علماء الفيزياء شيمون كولكويتز الذي درس فيزياء (UW-Madison) وكبير مؤلفي الدراسة، أن الشيء المدهش هو أنه تم إظهار أداءً مشابهًا لمجموعة (JILA) على الرغم من حقيقة استخدام ليزرًا أسوأ من حيث الحجم، وهذا أمر مهم حقًا للعديد من تطبيقات العالم الحقيقي، حيث يبدو الليزر الخاص بالمرء أشبه كثيرًا بما سيتم إخراجه في الميدان.
