زمان‌سنجی، که سنگ بنای فناوری‌های مدرن و زندگی روزمره است، به دلیل تحقیقات پیشرفته در زمینه ساعت‌های اتمی و هسته‌ای در آستانه دستیابی به دقت بی‌سابقه‌ای است.
این فناوری‌ها که برای سیستم‌های موقعیت‌یاب جهانی (GPS)، مخابرات و شبکه‌های مالی ضروری هستند، تعریف “ثانیه” طی قرن‌ها تغییر کرده است. نوآوری‌های اخیر می‌توانند منجر به بازتعریف ثانیه شوند و دقت را در برنامه‌های مختلف بهبود دهند.
انتقال از ساعت‌های اتمی به ساعت‌های هسته‌ای
طبق گزارشی از Phys.org، استاندارد فعلی اندازه‌گیری یک ثانیه بر اساس انتقال الکترونی در اتم‌های سزیم-133 با فرکانس 9,192,631,770 هرتز است. این سیستم بسیار دقیق است، اما دانشمندان به دنبال عناصری با فرکانس انتقال بالاتر برای دستیابی به دقت بیشتر هستند.
استرانسیوم، با فرکانس انتقال در محدوده نور مرئی، نویدبخش است. بر اساس گزارش‌ها، در سال 2021، محققان پتانسیل آن را مورد بررسی قرار دادند و احتمال بازتعریف ثانیه با استفاده از استرانسیوم تا سال 2030 مطرح شده است.
در سپتامبر 2024، پیشرفت‌هایی در زمینه ساعت‌های هسته‌ای گزارش شد که گامی مهم فراتر از زمان‌سنجی اتمی به شمار می‌رود. ایزوتوپ توریم-229 با انتقال هسته‌ای منحصر به فرد در این مطالعات استفاده شد. این انتقال که با نور فرابنفش تحریک می‌شود، فرکانسی حدود یک میلیون برابر بالاتر از فرکانس سزیم دارد.
گزارش‌ها حاکی از آن است که این پیشرفت چالش قبلی در ایجاد یک ترکیب فرکانس سازگار با نور فرابنفش را پشت سر گذاشته است، که این دستاورد امکان اندازه‌گیری دقیق در این دامنه را فراهم کرده است.
تأثیر بر فناوری و علم
ساعت‌های هسته‌ای که قادر به اندازه‌گیری دقیق تا نوزدهمین مکان اعشاری هستند، انتظار می‌رود فناوری‌هایی که به دقت وابسته‌اند را دگرگون کنند.
کاربردهای این فناوری شامل سیستم‌های GPS پیشرفته، تحقیقات علمی و بینش‌های جدید در مورد پدیده‌هایی است که تحت تأثیر مکانیک کوانتومی و نسبیت عمومی قرار دارند. محققان بر پتانسیل این ساعت‌ها برای بهبود اندازه‌گیری فرآیندهای فوق‌العاده سریع تأکید کرده‌اند که این امر در زمینه‌هایی مانند فیزیک و اکتشافات فضایی حائز اهمیت است.
در حالی که سزیم همچنان استاندارد فعلی است، پیشرفت‌های حاصل شده با توریم-229 نشان‌دهنده آینده‌ای تحول‌آفرین برای فناوری زمان‌سنجی هستند که پیامدهای گسترده‌ای برای علم و صنعت خواهد داشت.
