Zamanı atomlar ölçüyor

Atom saatlerinin kullanımı elektrik enerjisinden finansal piyasaların zamanlamasına, bilimsel deneylerden uydu navigasyonuna kadar geniş bir yelpazeye yayılıyor.

Zamanı 50 yıldır atomlar ölçüyor Atomların frekanslarından zaman ayarı yapan hassas saatler, 50 yıl önce radar teknolojisinden yararlanılarak doğdu, o günden beri bilimsel saat ayarlarının temelini oluşturuyor. Dünyada atom saati ayarlayan birkaç laboratuvar var. İLK FİKİR 1879’DA ORTAYA ATILDI Atom saatlerinin tarihi teorik olarak 1879’a uzanıyor. Bu tarihte Lord Kelvin, zaman ölçümünde atomların titreşimlerinden (iki farklı enerji durumu arasında gidiş-geliş), yararlanılması fikirini ortaya atmıştı. Atom saatlerinden önce zaman Dünya’nın dönüş ekseniyle ölçülüyordu. İngiltere’deki National Physical Laboratory uzmanı Dr. Louis Essen, 1955’te kendi tasarladığı tarihin ilk atom saatinde ‘caesium’ elementini kullanmıştı. Atom saatlerinin gelişiminde İkinci Dünya Savaşı’nda kullanılan radar teknolojisinin büyük katkısı oldu. 50 yıl önceki atom saatinden bu yana ise, ölçüm hassasiyeti 100 bin katına çıktı. GPS UYDULARINDA TEMEL UNSUR Atom saatleri bugün telekomünikasyonda veri paketlerinin gönderilmesinde, GPS (Küresel Konumlandırma Uyduları) ayarlarında kullanılıyor. İletimde parçalara ayrılan bir veri paketi, geri toplanırken parçaların zamanlamasının kesin olarak birbirini tutması gerekiyor. Birleştirilen veri parçaları birbirlerini tutmazsa iletişim sağlanamıyor, örneğin, ses iletiminde konuşmalar anlaşılmaz hal alabiliyor. 9.2 MİLYAR ZIPLAMA 1 SANİYE Caesium elementinden yapılan bugünkü atom saatleri, her gün en fazla 1 saniyenin milyarda 10’nundan daha az bir aralık içinde şaşıyor. Atom saati, zamanı, caesium atomlarının farklı enerji düzeyleri arasında gidiş gelişleriyle ölçüyor. Söz konusu enerji düzeyi arasındaki gidiş gelişlere, ‘zıplama’ veya ‘titreşim’ deniyor. Bu zıplamaları sayan atom saati 9.2 milyar zıplamayı, 1 saniye olarak kaydediyor. Son derece hassas atom saatleri, ancak ve ancak atomlardaki elektrik ve manyetik alanda meydana gelebilecek ufak yük değişimlerinden etkilenebiliyor. HASSASİYET İÇİN ATOMLAR SOĞUTULUYOR Atomların, farklı enerji düzeyleri arasındaki gidiş gelişlerde (titreşim veya frekans) katettikleri mesafeyi azaltmak için, saatte kullanılacak atomlar önceden özel olarak soğutuluyor. Isınan atomlarda aynı sürede daha uzun aralıklar katedebiliyor. Soğuyan atomların frekansları kısalıyor, dolayısıyla atomun zıplama mesafesi daraldıkça, buna dayalı ölçüm yapan saatin de hassasiyeti yükseliyor. Essen’in ilk atom saatinde, caesium atomlarından 1 metre’lik bir yatay düzlem oluşturdu. Düzlem üstünde iki noktayı mikrodalga sinyalleri ile ölçmeye başladı. ’ATOM ÇEŞMESİ’ Bugünkü atom saatleri de benzer bir düzenek olan ‘atom çeşmesi’ adı verilen dikey bir sistem ile işletiliyor. Milyonlarca atom, önce lazer yoluyla mikro-Kelvin düzeylerine kadar soğutuluyor. Daha sonra bunlara alttan momentum kazandırılarak yukarı doğru hareketlenmeleri sağlanıyor ve atomlar 1 metre yukarıya kadar çıkıyor. Aşağı yukarı hareketleri baz alınarak, atomların frekansları çıkarılıyor. Kaynak: www.ntvmsnbc.com