خبر کامل
ساعت اتمی NIST: رکوردشکنی بی‌سابقه در دقت زمان‌سنجی با ۱۹ رقم اعشار
ساعت اتمی جدید NIST: جهشی بی‌سابقه در دقت زمان‌سنجی
دانشمندان «موسسه ملی استاندارد و فناوری» (NIST) در آمریکا موفق به ساخت ساعتی شده‌اند که نه تنها رکورد جهانی دقت را شکسته، بلکه افق‌های جدیدی را در فیزیک کوانتومی و درک ما از جهان می‌گشاید. این دستاورد بی‌نظیر، نتیجه دو دهه تلاش بی‌وقفه و نوآوری‌های پیشگامانه در زمینه زمان‌سنجی اتمی است.
دقت بی‌نظیر و پایداری فوق‌العاده
ساعت جدید NIST با اندازه‌گیری ارتعاشات بسیار کوچک یک یون آلومینیوم که تا نزدیکی صفر مطلق سرد شده، ثانیه‌ها را با دقت ۱۹ رقم اعشار محاسبه می‌کند. این دقت، آن را ۴۱ درصد دقیق‌تر از رکورددار قبلی زمان‌سنجی می‌سازد. علاوه بر این، ساعت مذکور از نظر پایداری نیز بی‌رقیب است و ۲.۶ برابر پایدارتر از هر ساعت اتمی مشابهی عمل می‌کند.
«میسون مارشال»، فیزیکدان NIST، این موفقیت را هیجان‌انگیز توصیف کرده و می‌گوید: «ما در این موسسه می‌توانیم برنامه‌های بلندمدت را در اندازه‌گیری دقیق انجام دهیم که می‌تواند حوزه فیزیک و درک ما از دنیای اطرافمان را پیش ببرد.»
نوآوری‌های کلیدی در طراحی
طراحی این ساعت رکوردشکن، حاصل ۲۰ سال کار و مبتنی بر دانش عمیق فیزیک کوانتومی است. برای دستیابی به این سطح از دقت، هر حرکت جزئی اطراف باید کنترل شود تا زمان‌بندی ساعت بر هم نخورد. این امر با بهبودهای ساختاری زیر محقق شده است:
- ضخیم‌تر کردن صفحه ویفری الماسی: این صفحه، محفظه ساعت را تشکیل می‌دهد و به پایداری آن کمک می‌کند.
- افزودن پوشش‌های طلای بیشتر: این پوشش‌ها در الکترودهای داخلی قرار گرفته‌اند تا میدان‌های الکتریکی لازم برای زمان‌بندی ساعت را تثبیت کنند.
یکی از جنبه‌های حیاتی برای قابلیت اطمینان این ساعت، جفت کردن یون آلومینیوم با یک اتم منیزیم باردار است. این یون همراه، کنترل یون آلومینیوم را با نور لیزر آسان‌تر کرده و ترکیب اصلی دقت و پایداری را برای دانشمندان فراهم آورده است. تامین لیزر از آزمایشگاهی در فاصله ۳.۶ کیلومتری، نشان‌دهنده پیچیدگی و دقت این پروژه است.
این پیشرفت‌ها منجر به کاهش چشمگیر زمان لازم برای جمع‌آوری داده‌های کافی برای اندازه‌گیری یک ثانیه تا ۱۹ رقم اعشار شده است؛ از سه هفته به تنها یک روز و نیم.
«دنیل رودریگز کاستیو»، مهندس برق NIST، این پروژه را «یک چالش بزرگ و پیچیده» توصیف می‌کند، زیرا «هر قسمت از طراحی ساعت بر آن تأثیر می‌گذارد.»
کاربردهای فراتر از زمان‌سنجی روزمره
این ساعت‌ها، برخلاف ساعت‌های مچی، برای نمایش زمان روزمره طراحی نشده‌اند. کاربرد اصلی آنها به عنوان نقطه مرجع برای زمان‌سنجی و کالیبراسیون سایر ساعت‌ها، استفاده در آزمایش‌های علمی پیشرفته و کاوش در جهان اطراف ما است. دانستن دقیق مدت زمان یک ثانیه، یک معیار حیاتی در فیزیک محسوب می‌شود.
این فناوری به انواع رشته‌های علمی کمک می‌کند، از جمله:
- جستجوی ماده تاریک: دقت بی‌سابقه این ساعت‌ها می‌تواند به شناسایی ذرات گریزان ماده تاریک کمک کند.
- آزمایش نظریه نسبیت اینشتین: امکان بررسی دقیق‌تر پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت در شرایط مختلف.
پژوهشگران معتقدند که هنوز پتانسیل‌های زیادی برای بهبود بیشتر این ساعت‌های اتمی وجود دارد. با افزایش پایداری سامانه و کنترل دقیق‌تر یون‌ها، می‌توان به دقت‌های حتی بالاتری دست یافت.
«ویلا آرتور-دورشاک»، فیزیکدان NIST، می‌گوید: «با این پلتفرم، ما آماده کاوش در معماری‌های جدید ساعت مانند افزایش تعداد یون‌های ساعت و حتی درهم‌تنیدن آنها هستیم که قابلیت‌های اندازه‌گیری ما را بیشتر بهبود ببخشد.»
نتایج این مطالعه مهم در مجله معتبر Physical Review Letters منتشر شده است.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
۱۱:۰۴ - ۱۴۰۴/۰۴/۲۸