Profesör Jun Ye, "Milyarlarca yıl boyunca çalışır durumda bıraksanız bile bir saniye bile kaybetmeyecek bir kol saati hayal edin" diyor ve zamanı en gelişmiş atomik saatlerden bile daha doğru tutabilecek ilk "nükleer saate" atıfta bulunuyor.
ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) ile NIST ve Colorado Boulder Üniversitesi'nin ortak araştırma enstitüsü olan JILA'da fizikçi olan ve saati inşa eden uluslararası bilim ekibinin bir parçası olan Ye, "Henüz tam olarak o noktada olmasak da, bu araştırma bizi o hassasiyet düzeyine yaklaştırıyor" diyor.
Şu anda yalnızca atomik saatlerin hassasiyetine rakip olsa da, yeni nükleer saat çok daha hassas olacak şekilde geliştirilebilir — temel fizikte yeni engellerin aşılmasına ve GPS ve yüksek hızlı internet gibi teknolojilerin daha da geliştirilmesine olanak tanıyabilir.
Avusturyalı, Alman ve ABD'li araştırmacılar buluşlarını Nature dergisinde yayınladılar.
Atomik saatler, elektronların atomların içindeki enerji seviyeleri arasında sıçramasını sağlamak için lazerler kullanır.
Elektronlar zıplarken ultra düzenli frekanslar üretiyor ve bu da saatin zamanı çok yakından takip etmesini sağlıyor. Atomik saatlerin çoğunda sezyum atomları kullanılır, ancak bazı stronsiyum bazlı saatler daha da doğru sonuçlar vermiştir.
Bir atomun çekirdeği, tüm atomdan yaklaşık 100.000 kat daha küçüktür. Fizikçiler onlarca yıldır çekirdeğin enerji seviyelerini izlemenin daha da doğru bir saat sağlayabileceği teorisini ortaya attılar, ancak şimdiye kadar bunu başarmak zordu.
Bu araştırmacı grubu toryum-229 atomlarına odaklandı, çünkü bu atomların çekirdekleri sadece ultraviyole (UV) ışığa ihtiyaç duyarak nispeten düşük miktarda enerjiyle seviye atlamaya teşvik edilebilir.
Avusturya'daki Viyana Teknoloji Üniversitesi'nde fizikçi olan Profesör Thorsten Schumm, "Toryum çekirdeklerinin çok benzer enerjiye sahip iki durumu var, bu yüzden onları lazerlerle değiştirebilirsiniz" diyor.
"Ancak bunun işe yaraması için, bu iki durum arasındaki enerji farkını çok hassas bir şekilde bilmeniz gerekir.
"Uzun yıllardır dünyanın dört bir yanındaki araştırma ekipleri toryum çekirdeklerini hedefe yönelik bir şekilde değiştirebilmek için bu enerji farkının tam değerini arıyordu — bunu ilk başaran biz olduk."
Avusturyalı ekip, toryum atomlarını yerleştirmek için kalsiyum florürden kristaller büyüttü. Alman araştırmacılar tarafından geliştirilen bir UV lazer ile atomları ölçebildiler.
ABD'li araştırmacılar bu kristali JILA'da bulunan stronsiyum tabanlı bir atom saatinde denediler.
Stronsiyum saati UV ışığı yerine kızılötesi ışık kullanıyor. Ekip, ultra hassas "frekans tarağı" lazerlerinde kızılötesi ışığı UV ışığa dönüştürmek için ksenon gazı kullandı ve bu ışık daha sonra toryum atomlarına çarpabildi.
Ortaya çıkan prototip nükleer saat, mevcut atomik saatlerden daha hassas değil, ancak öyle olma potansiyeline sahip.
"Bu ilk prototip ile toryumun ultra yüksek hassasiyetli ölçümler için bir zaman tutucu olarak kullanılabileceğini kanıtladık. Geriye kalan tek şey teknik geliştirme çalışmaları ve başka büyük engeller beklenmiyor" diyor Schumm.
Schumm, nükleer saatlerin 2-3 yıl içinde doğruluk açısından atom saatlerini geçmesini bekliyor.
Araştırmaya dahil olmayan fizikçiler tarafından kaleme alınan Nature News & Views makalesi, "etkileyici başarıyı" "gerçek anlamda küresel bir işbirliğinin sonucu" olarak nitelendiriyor.
Araştırmacılar, "Zhang ve meslektaşlarının şaşırtıcı başarısı, gelecekte pek çok büyüleyici bulgu vaat ediyor ve otuz yıllık fantastik araştırmanın sınırlarını çiziyor" diye yazıyor.