Atom Saatleri Son Sürat İşliyor! Genel Görelilik Kuramıyla Zamanın Milimetrede Nasıl Büküldüğü Keşfedildi
Bir milimetre her ne kadar kısa bir mesafeymiş gibi dursa da bu kadar küçük bir mesafe bile zamanın akışını değiştirebilir. Zira bir atom saati, rekor bir sonuç elde ederek ne kadar kesin şeyler bulunabileceğini ortaya koydu. Atom saatinin neler başardığını merak ediyorsanız içeriğimize buyurun. 👇
Einstein'ın yer çekimi ve genel görelilik teorisine göre, saatler Dünya veya başka büyük bir kütleden uzaklaştıkça daha hızlı işler.
Teorik olarak bu, saatlerin yükseklikleri arasında çok küçük farklar olsa bile geçerli olmalı. Bugünlerde ise inanılmaz derecede hassas bir atom saati, milimetre boyutundaki atomlarda böyle bir hızlanma yaşandığını tespit etti ve bunu geçmişe kıyasla daha küçük bir yükseklik farkı üzerinden ortaya çıkardı.
Atomun üst kısmında zamanın, alt kısmına kıyasla daha hızlı aktığını ortaya koyuldu.
Atom saatinin aşırı hassasiyetli bir şekilde ölçüm yapması, hassas kronometrelerin, fizikteki diğer temel kavramları test etmek için kullanılabileceğini gösteriyor. Atomlar doğaları gereği bilim insanlarınca saat olarak kullanılabiliyor. Farklı enerji seviyelerinde bulunuyorlar ve belirli ışık frekanslarıyla bir seviyeden ötekine atlayabiliyorlar.
Bu frekans, bir saatin düzenli olarak çalışan saniye ibresiyle aynı amaca hizmet ediyor.
Atomlar yerden uzaklaştıkça zaman daha hızlı aktığında enerji sıçraması yapmak için daha büyük bir ışık frekansına ihtiyaç duyuluyor. Bundan önce bilim insanları, kırmızıya kayma olarak bilinen bu frekans değişikliğinin 33 santimetrelik bir yükseklik farkıyla gerçekleştiğini hesaplamıştı.
Yeni çalışmada kabaca 100.000 aşırı soyun stronsiyum atomundan oluşan bir saat kullanıldı.
Atomlar bir kafes içerisine konularak bir merdivenin basamaklarında duruyormuş gibi farklı yüksekliklerde hizalandı. Farklı yüksekliklerde frekansın nasıl değiştiği görüntülenerek kayma ortaya çıkarıldı. Frekansı değiştirebilecek yer çekimsel olmayan etkiler düzeltildikten sonra saatin frekansı, bir milimetrede yüz katrilyonda birinin yüzde biri kadar değişti. Genel göreliliğe göre değişmesi gereken miktar tam olarak buydu.
Dahası, tik tak aralığının yüz trilyonda 0,76 milyon doğrulukla ölçülebileceği görüldü.
90 saat boyunca veri aldıktan sonra saatin üst ve alt bölümlerinin tik tak çıkarışı karşılaştırıldığında bu sonuca ulaşıldı. Bu, şimdiye kadar yapılmış en kesin frekans karşılaştırması rekoru olarak tarihe geçti. Başka bir çalışmada ise araştırmacıların stronsiyum atomlarını bir kafesin belirli bölümlerine yükleyip bir saati altı saate dönüştürdükleri gözlemlendi.
Bu grup rekoru kırmaya çok yaklaşmış.
Altı milimetre arayla yerleştirilmiş iki saatin tik tak aralığını ölçen araştırmacılar, yüz trilyonda 8.9 milyonluk bir doğruluğa erişseler de diğer grubun elde ettiği rekoru geçemediler. Bu hassasiyetle, iki saatin, aradan 300 milyar yıl geçtiğinde aralarındaki fark bir saniyeye çıkacak kadar yakın hızlarda çalıştığı tespit edildi. Önceki grup ise aynı farka 4 trilyon yılda ulaşıldığı bir tespitte bulundu.
Ölçümlerin kesinliği, gelecekte pek çok konuda insanlığın işine yarayabilir.
Yeni Güney Galler Üniversitesi'nden teorik fizikçi Victor Flambaum bu konuyla ilgili olarak, 'Atom saatleri o kadar hassas ki karanlık madde arayışında kullanılabilirler' diyor. Bilim insanları ayrıca, farklı izotoplardan (çekirdeklerinde çeşitli sayıda nötron bulunan atomlar) yapılan atom saatlerinin karşılaştırılarak keşfedilmemiş yeni parçacıkları bulmaya çalışabilir.
Bir de atom saatleriyle doğanın temel sabitlerinin değişip değişmediği incelenebilir.
Farklı saatleri en hassas şekilde karşılaştırma becerisi, süre tutmanın en büyük amaçlarından olan bir saniyeyi tanımını güncellemek için de oldukça önemli. Zira bir saniye, günümüzdeki hâliyle bu bahsettiklerimiz kadar kesin sonuçlar vermeyen atom saatleri tarafından uzun yıllar önce tanımlanmıştı.
Yorum Yazın
Zaman seyahatini ve uzayda sıçramayı böyle bulacaklar yakında. Öte gezegen ve galaksilere gitmek böyle mümkün olcak.
Güzel ve ilginç çalışmalar. Demek ki kafamız, ayaklarımıza göre daha hızlı yaşlanıyor :)