140 milyon yılda sadece 1 saniye sapan ‘atom saati’ geliştirildi
NIST-F4 ismi verilen bu sezyum çeşme saati, mikrodalga ışını altında yükselip alçalan sezyum atomlarının hareketlerine dayanıyor. Bilim insanlarının açıklamasına nazaran, bu saat dinozorların yaşadığı 100 milyon yıl evvel çalışmaya başlasaydı, bugün yalnızca bir saniyeden daha az sapma gösterirdi.
Yeni sistemin detayları Metrologia isimli bilimsel mecmuada yayımlandı. NIST-F4, 2025 Nisan ayı prestijiyle çalışır durumda ve Dünya Koordinatlı Vakti (UTC) sistemine dahil olmak üzere onay sürecinden geçiyor. Dünya genelinde UTC’yi tanımlayan yaklaşık 450 saat bulunuyor.
NIST’in Vakit ve Frekans Bölümü Başkanı Liz Donley, bu sinyallerin günlük hayatta milyarlarca sefer kullanıldığını belirtti. Donley, saatlerin yalnızca saatleri ayarlamak için değil, birebir vakitte trilyonlarca dolarlık elektronik finansal süreçleri vakit damgalamak için de kritik rol oynadığını söyledi.
NIST-F4, lazerle neredeyse mutlak sıfıra kadar soğutulan binlerce sezyum atomundan oluşan bir çeşme saati. İki lazer ışınıyla üst gerçek fırlatılan atomlar, akabinde kendi yükleriyle düşerken mikrodalga ışınına maruz kalıyor. Bu süreçte atomların saniyede 9.192.631.770 kere titreşmesi, memleketler arası saniyenin tarifini oluşturuyor.
Ancak bu süreci emniyetli hâle getirmek kolay değil. Bilim insanları, atomların titreşimlerini etkileyebilecek her türlü küçük gürültü kaynağını hesaba katmak zorundaydı. Bunlar ortasında kuantum etkileşimleri, mikrodalga sızıntıları ve lazerlerin oluşturduğu elektromanyetik alanların bozulmaları yer alıyor.
NIST takımı 2020 yılında bu saat üzerinde çalışmaya başladı. Kurumun birinci çeşme saati olan NIST-F1, onarım maksadıyla devre dışı bırakıldıktan sonra, yeni jenerasyon sistem için mikrodalga boşluğu sıfırdan inşa edildi.
NIST fizikçisi ve çalışmanın birinci muharriri Vladislav Gerginov, bu çeşit saatlerin kıymetlendirme sürecinin epeyce yavaş ve titiz yürütülmesi gerektiğini belirtti. Grup, sistematik meçhullüğü 2,2×10⁻¹⁶ düzeyine kadar düşürmeyi başardı. Bu, saatin yaklaşık 140 milyon yılda sadece bir saniye kaybetmesi manasına geliyor.
NIST-F4, öncüsü NIST-F3 ile birlikte çalışacak. Yeni saat, vaktin yaklaşık yüzde 90’ında etkin olacak ve en az bir saatin her vakit çalışır durumda olması sağlanacak. Her iki saatten elde edilen bilgiler, UTC kalibrasyonu için BIPM’e sistemli olarak gönderilecek.
