الساعة
ابتكر باحثون في الصين واحدة من أكثر الساعات دقة على الإطلاق، وهي في الواقع دقيقة للغاية لدرجة أنها قد تقود العلماء قريبًا إلى إعادة تعريف الثانية رسميا.
المعروف باسم السترونتيوم ساعة شعرية بصرية، يمكن للساعة الفاخرة قياس الثواني حتى 19 منزلة عشرية. وهذا يعني أنه إذا قمت بتشغيلها لمدة 30 مليار سنة – وهو أكثر من ضعف عمر الكون الحالي – فلن تنقطع الساعة إلا بمقدار ثانية واحدة، زيادة أو نقصانًا.
ويعد هذا المستوى من الدقة، والذي كان مستحيلاً حتى وقت قريب، خطوة كبيرة نحو تحقيق ذلك الهدف من تغيير التعريف الرسمي من أ ثانية خلال العقد القادم أو نحو ذلك.
هناك عدد قليل من المتطلبات الأساسية والتي يجب تلبيتها قبل أن يحدث ذلك – أولاً، يجب استخدام ثلاث ساعات بصرية على الأقل تعتمد على نفس النوع من “العلامة”، وبمستوى معين من الدقة والاستقرار، في مؤسسات مختلفة.
تلبي هذه الساعة الضوئية الجديدة متطلبات الدقة والثبات، وبالإضافة إلى تحسين ضبط الوقت لدينا، فإنها يمكن أن تساعد العلماء البحث عن المادة المظلمة والقياس الاختلافات في مجال الجاذبية الأرضية.
تم تعريف الثانية في الأصل على أنها جزء من اليوم – واحد على 86400 من اليوم، على وجه الدقة. هذا ما تحصل عليه عندما تقسم 24 ساعة إلى 60 دقيقة لكل منها، ثم كل دقيقة إلى 60 ثانية لكل منها.
لا بأس بهذا كدليل تقريبي، لكنه ليس جيدًا بما يكفي للأغراض العلمية والعلمية التطبيقات الصناعية. ومن المحبط أن “يوم واحد” ليس قياسًا دقيقًا؛ ال وتختلف سرعة دوران الأرض بسبب مجموعة كاملة من العوامل، والتي من شأنها أن تغير طول الثانية إذا تم تعريفها على أنها جزء من اليوم.
سمح إنشاء الساعات الذرية للعلماء بقياس الثانية بشكل مستقل، بناءً على سمات الطبيعة غير المتغيرة. لذلك، منذ عام 1967 تم تعريف الثاني في النظام الدولي للوحدات (SI) بالضبط 9,192,631,770 ذبذبة لذرة السيزيوم-133.
هذا دقيق للغاية، ولكن لا يزال هناك مجال للتحسين. تتأرجح ذرات مثل السترونتيوم عند ترددات الضوء المرئي، منتجة نحو 700 كوادريليون “دقّة” في الثانية، مقارنة بـ 9 مليارات نقرة للسيزيوم. يمكن للساعات الضوئية قياس ذلك، مما يؤدي إلى دقة تصل إلى 10-18 ثواني.
في الدراسة الجديدة، وصف باحثون من جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية (USTC) ترقيات للساعة الضوئية السترونتيوم الخاصة بالمنشأة، مما أدى إلى تقليل عدم اليقين إلى 9.2 × 10-19والاستقرار إلى 6.3 × 10-19.
“هذا الأداء يلبي 2 × 10-18 متطلبات دقة الميقاتية الواحدة لإعادة تعريف ثانية النظام الدولي للوحدات، مع تطبيقات محتملة في الجيوديسيا النسبية والدقة العالية المادة المظلمة عمليات البحث ” يكتب الباحثون في ورقة جديدة تصف العمل.
ويقول الفريق إن ساعتين بصريتين أخريين من السترونتيوم قد تجاوزتا بالفعل هذا الإنجاز، بالإضافة إلى ساعتين أخريين تقيسان ذلك الوقت باستخدام أيونات الألومنيوم. ومع تضافر المزيد من هذه الساعات فائقة الدقة، يمكن قريبًا استيفاء المعايير لإعادة تعريف الثانية رسميًا.
يتم اتخاذ هذا النوع من القرارات في المؤتمر العام للأوزان والمقاييس (CGPM) الذي يقام كل أربع سنوات. ومن المقرر عقد الاجتماع التالي في أكتوبر من هذا العام، ولكن لم يتم إحراز تقدم كافٍ نحو معايير إعادة التعريف التي سيتم اتخاذ قرار بشأنها في هذا الاجتماع.
متعلق ب: ضبط الوقت على وشك تحقيق قفزة هائلة في الدقة. وهنا لماذا.
وبدلا من ذلك، قامت اللجنة تم طلبها إلى “العمل على إعداد مقترح للتعريف الجديد للثانية لتقديمه إلى الاجتماع التاسع والعشرين للمؤتمر الاستشاري المعني بالسياسات (2030) واقتراح موعد تنفيذه”.
تم نشر البحث حول الساعة الضوئية لـ USTC في المجلة علم القياس.
