جهانبان- دو گروه مستقل از دانشمندان در وین و پکن موفق شده‌اند نخستین ساعت‌های هسته‌ای عملیاتی جهان را بسازند؛ دستاوردی که می‌تواند راه را برای نسل تازه‌ای از ابزارهای فوق‌دقیق اندازه‌گیری زمان و آزمایش قوانین بنیادی فیزیک باز کند.
نتایج این تحقیقات روز چهارشنبه، ۷ اکتبر، در مجله علمی Nature منتشر شد. هر دو گروه از ایزوتوپ توریوم–۲۲۹ استفاده کرده‌اند و توانسته‌اند هسته‌های اتم را با لیزر به‌عنوان مرجع اندازه‌گیری زمان به کار بگیرند.
ساعت‌های اتمی امروزی زمان را بر اساس تغییرات میان سطوح انرژی الکترون‌های اتم اندازه می‌گیرند. اما ساعت هسته‌ای یک گام عمیق‌تر می‌رود و تغییرات انرژی در خود هسته اتم را دنبال می‌کند.
این تفاوت می‌تواند اهمیت بزرگی داشته باشد. هسته اتم بسیار کوچک‌تر از فضای اشغال‌شده توسط الکترون‌هاست و در برابر برخی اختلالات محیطی مقاومت بیشتری دارد؛ از همین رو دانشمندان امیدوارند ساعت‌های هسته‌ای در آینده بتوانند حتی از بهترین ساعت‌های اتمی کنونی نیز دقیق‌تر شوند.
رؤیایی تقریباً ۵۰ ساله
تورستن شوم، فیزیک‌دان دانشگاه فنی وین و از رهبران گروه اروپایی، گفته است ساخت ساعت هسته‌ای چیزی بوده که فیزیک‌دانان نزدیک به ۵۰ سال رؤیای آن را داشته‌اند. گروه او از سال ۲۰۰۸ برای رسیدن به این هدف کار کرده است.
دو گروه با روش‌های متفاوت به نتیجه رسیده‌اند. گروه وین از بلورهای توریوم با ویژگی‌های بهتر استفاده کرده، در حالی که گروه پکن لیزر قوی‌تری در اختیار داشته است. پژوهشگران معتقدند ترکیب نقاط قوت این فناوری‌ها می‌تواند نسل بعدی ساعت‌های هسته‌ای را بسیار بهتر کند.
از GPS تا جست‌وجوی ماده تاریک
کاربرد احتمالی این فناوری فقط دانستن دقیق‌تر ساعت نیست. ساعت‌های فوق‌دقیق در ناوبری ماهواره‌ای، انتقال و همگام‌سازی داده‌ها، مخابرات و اندازه‌گیری‌های علمی نقش مهمی دارند.
ساعت هسته‌ای همچنین می‌تواند ابزار تازه‌ای برای بررسی قوانین بنیادی طبیعت باشد. گروه وین حتی از نمونه خود برای آزمایشی در جست‌وجوی ماده تاریک استفاده کرده است. ماده تاریک در این آزمایش پیدا نشد، اما ساعت توانست توانایی خود را برای انجام اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق نشان دهد.
با این حال، این فناوری هنوز در آغاز راه است. پژوهشگران تأکید می‌کنند که ساعت‌های هسته‌ای کنونی هنوز از بهترین ساعت‌های اتمی موجود دقیق‌تر نیستند؛ اهمیت دستاورد تازه در این است که برای نخستین بار نشان داده شده هسته اتم می‌تواند به‌صورت عملی به مرجع یک ساعت تبدیل شود.
