ساعت اتمی جدید اگر از دوران دایناسورها کار می‌کرد، اکنون فقط یک ثانیه عقب بود

ساعت فواره‌ای جدید سزیم موسسه ملی استانداردها و فناوری آمریکا (NIST)، یکی از دقیق‌ترین ساعت‌های اتمی ساخته‌شده تاکنون محسوب می‌شود. دانشمندان قصد دارند از این ساعت به‌عنوان ساعت مرجع برای تعریف خود زمان استفاده کنند.

ساعت اتمی NIST-F4 به قدری دقیق است که اگر ۱۰۰ میلیون سال پیش یعنی، زمانی که دایناسورها زندگی می‌کردند، شروع به کار می‌کرد، اکنون فقط کمتر از یک ثانیه اشتباه داشت. این دقت بالای ساعت به دلیل نحوه عملکرد آن است که براساس تغییرات اتم‌های سزیم تحت‌تاثیر پرتو ریزموج عمل می‌کند.

سازندگان ساعت جدید که دانشمندان موسسه ملی استانداردها و فناوری در کلرادو هستند، جزئیات عملکرد ساعت NIST-F4 را ۱۵ آوریل در نشریه‌ی Metrologia منتشر کردند.

ساعت جدید از آوریل ۲۰۲۵ درحال کار است، اما به تایید نهایی نیاز دارد تا به مجموعه‌ای از حدود ۴۵۰ ساعت دیگر در سراسر جهان بپیوندد که برای تعریف زمان جهانی به نام ساعت هماهنگ جهانی یا UTC استفاده می‌شوند؛ سامانه‌ای جهانی که برای دقیق‌ترین اندازه‌گیری از ضرب‌آهنگ یک ثانیه به‌کار می‌رود.

سیگنال‌های زمانی در زندگی روزمره استفاده‌های فراوانی دارند و به‌طور مداوم در مقیاس‌های بسیار بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سیگنال‌ها نه تنها برای تنظیم ساعت‌ها استفاده می‌شوند، بلکه برای ثبت دقیق زمان تراکنش‌های مالی الکترونیکی نیز که به ارزش صدها میلیارد دلار می‌رسند، به کار می‌روند.

با افزایش نیاز به زمان‌سنجی دقیق‌تر، دانشمندان همواره درحال کار روی ساخت ساعت‌های مرجع بهتر هستند. ساعت‌های مرجع، نمونه‌هایی هستند که زمان سایر ساعت‌ها براساس آن‌ها تنظیم می‌شود. برخلاف ساعت‌های معمولی که در زندگی روزمره استفاده می‌کنیم، این ساعت‌ها از نوع اتمی محسوب می‌شوند و زمان دقیق خود را از ارتعاشات اتم‌ها به دست می‌آورند.

در این ساعت اتمی، ابتدا اتم‌های سزیم با کمک دو پرتو لیزری به سمت بالا پرتاب می‌شوند. بعد از آن، اتم‌ها دراثر نیروی گرانش به سمت پایین برمی‌گردند و در مسیر سقوط، از میان پرتو ریزموج عبور می‌کنند. این پرتو به گونه‌ای تنظیم شده است که باعث نوسان (لرزیدن) اتم‌ها می‌شود و از همین نوسانات برای اندازه‌گیری دقیق زمان استفاده می‌شود.

دانشمندان با شمارش تعداد نوسانات یا لرزش‌های اتم‌های سزیم (که دقیقاً ۹٬۱۹۲٬۶۳۱٬۷۷۰ بار در هر ثانیه اتفاق می‌افتد) می‌توانند طول یک ثانیه را به‌صورت کاملا دقیق تعیین کنند. در واقع، این تعداد نوسانِ ثابت، مبنای علمی برای تعریف رسمی و جهانی یک ثانیه است.