تم ابتكار نوع جديد من الساعات الذرية الدقيقة يقيس الوقت بناءً على نواة الثوريوم 229، وفقًا لدراسة حديثة نُشرت في مجلة “Physical” العلمية.
- الساعات النووية قفزة ذرية
تعتمد الساعة الأكثر دقة في العالم على دقات الإلكترونات داخل غلاف ذري، وأفضل الساعات الذرية لها دقة جزء واحد في 10 ^ 18، وفقًا لتقارير “Science Alert”. هذا مستوى من الدقة لم يكن ليضيع ثانية واحدة منذ أن بدأ الكون قبل مليارات السنين.
الآن هناك نوع جديد من الساعات يعتمد على الدقات النووية لنظير الثوريوم آخذ في الارتفاع. لكن الفكرة -التي تم اقتراحها لأول مرة في عام 2003- ثبت أنها صعبة التحقيق.
كتب باحثون في دراستهم: “تم اقتراح عدد كبير من التطبيقات والاستقصاءات لحالة 229mTh، بدءًا من ليزر جاما النووي، وساعة نووية أيونية دقيقة للغاية ومستقرة، إلى ساعة نووية صلبة مضغوطة”.
يجب أن تمنح هذه الساعات الجديدة مستويات غير مسبوقة من الدقة، بما في ذلك البحث عن المادة المظلمة، أو فكرة تغيير الثوابت الأساسية (العالمية)، أو حتى ككاشف لموجات الجاذبية.
وأضاف الباحثون في الدراسة:”يمكن استخدامها في تطبيقات مختلفة، مثل الجيوديسيا أو الملاحة عبر الأقمار الصناعية”.
- تتطلب الساعات الذرية طاقة أقل من معظم الساعات النووية
تستخدم الساعات الذرية ذرات من عناصر محددة، مثل الإيتربيوم أو السترونتيوم، والتي يتم تشعيعها بالليزر. تثير هذه العملية الإلكترونات في الأصداف الذرية، وتجعلها تتأرجح ذهابًا وإيابًا بين حالات الطاقة المختلفة.
يتم إنشاء التذبذبات الناتجة عندما تنتقل الإلكترونات (أو تنتقل) بين مستويات الطاقة، والتي يتم تشغيلها عبر أطوال موجية محددة من الإشعاع الكهرومغناطيسي، وفقًا لتقارير “Science Alert”.
تستخدم الساعات النووية نفس المبدأ، لكن بدلًا من الإلكترونات، ستعتمد على تذبذب النواة نفسها. ومع ذلك، تتطلب النوى الذرية كميات كبيرة من الطاقة للانتقال في نطاق الكيلوجرام إلى ميغا إلكترون فولت. ولكي تصبح متحمسة بدرجة كافية للتذبذب؛ تحتاج هذه النوى إلى طاقة على مقياس الأشعة السينية أو أشعة جاما بدلًا من أشعة الليزر البسيطة، ما يجعلها أقل من عملية لعرض الوقت الشائع. وللأسف، ليس لدينا ليزر بهذه القوة.
- الثوريوم 229 يتطلب طاقة أقل بكثير
من ناحية أخرى، فإن الثوريوم 229 استثناء نادر. من بين الآلاف من النوى الذرية المعروفة، فإن الحالة المثارة لنواة الثوريوم 229 هي الأقل شهرة بهامش واسع في نطاق الفولت الإلكتروني،وهذا منخفض جدًا ولا يحتاج إلا إلى الأشعة فوق البنفسجية للتأرجح.
وفي حين أن هناك العديد من المحاولات لتضييق الطول الموجي الدقيق للأشعة فوق البنفسجية اللازمة لإثارة النواة وتحقيق ساعة نووية وظيفية فلم يفق أي منها آخر محاولة من الفيزيائي “توماس سيكورسكي” من جامعة هايدلبرغ في ألمانيا، الدولة التي لا تتوقف أبدًا عن العطاء لعالم عجائب هندسية.