Fizikte Devrim: Bilim İnsanları İlk Kez Toryum-229 Tabanlı Nükleer Saat Geliştirdi
Modern fizik dünyasında uzun zamandır beklenen büyük teknolojik kırılma gerçekleşti: iki bağımsız araştırmacı grup, ilk kez çalışır durumda bir nükleer saat oluşturmayı başardı. Bu keşfin, zaman ölçüm hassasiyetini tamamen yeni bir seviyeye taşıması bekleniyor. ixbt.com verilerine göre, bu başarı Çin'deki Xinhua Üniversitesi ve Avusturya'daki Viyana Kuantum Bilimleri ve Teknolojileri Merkezi bilim insanları tarafından kaydedildi. Ixbt.com haberi veriyor.
Günümüzde dünyanın en hassas zaman ölçerler atom saatleridir. Bunlar, zamanı atomun elektron kabuklarındaki geçiş frekansları aracılığıyla hesaplar. Ancak yeni geliştirilen nükleer saat prensip olarak farklıdır: atom çekirdeğinin kendisinde, yani proton ve nötronların enerji seviyeleri arasındaki geçişlere dayanır. Bu yöntem, çekirdek elektron kabuklarına göre çok daha güçlü korunduğu için dış elektrik ve manyetik alanların etkilerine karşı dayanıklılığı ile öne çıkar.
Toryum-229 izotopunun özelliği
Nükleer saatin geliştirilmesinde temel nesne olarak toryum-229 izotopu seçildi. Bu elementin özelliği, çekirdeğindeki enerji geçiş sürecinin diğer elementlere göre çok daha düşük enerjiye sahip olmasıdır. Bu durum, sürecin lazer ışınımı yardımıyla uyarılmasına olanak tanır. Diğer hemen hemen tüm çekirdekler için böyle bir sonuca ulaşmak çok yüksek enerji gerektirdiğinden imkansız kabul ediliyordu.Ancak teknolojik süreç kolay geçmedi. Temel sorun, 148 nanometre dalga boyundaki spektrumda çalışma gerekliliğiydi. Bu aralıkta lazer ışınımını kararlı bir şekilde yönetmek son derece karmaşık bir görevdir. Çinli ve Avrupalı bilim insanları, toryum-229 çekirdeklerini kalsiyum florür (CaF2) kristallerine yerleştirip onları vakumlu ultraviyole lazer ile ışınlayarak bu engeli aştılar.
Keşfin pratik önemi
Araştırmalar sırasında elde edilen sonuçlar şaşırtıcı. Beichen Xuan liderliğindeki Çin grubu, lazer frekansını nükleer geçişe "bağlayarak" günde 10 trilyonda bir pay hassasiyetinde bir kararlılık sergiledi. Bu değer, günümüzün en iyi atom saatleriyle rekabet edebilir. Luca Toscani de Col liderliğindeki Avusturyalı bilim insanları ise bu sistemi evrenin gizemli bir parçası olan "karanlık madde"yi aramada kullandılar.Nükleer saatlerin hayata uygulanması şu alanlarda devrim yaratabilir:
- Yeni nesil navigasyon sistemlerinin (GPS ve diğerleri) hassasiyetini artırmak;
- Gravitasyonel alanları ultra yüksek hassasiyetle ölçmek;
- Fiziğin temel sabitlerinin değişmezliğini test etmek;
- Standart Model dışındaki yeni fizik etkilerini araştırmak.
Yorumlar 0
…