من الساعات الذرية إلى النووية: رحلة من أجل دقة غير مسبوقة فى قياس الوقت

يعد قياس الوقت، وهو حجر الزاوية في التكنولوجيا الحديثة والحياة اليومية، على وشك تحقيق دقة غير مسبوقة بفضل الأبحاث الرائدة في الساعات الذرية والنووية، حيث تطور تعريف “الثانية” على مر القرون، وهو أمر ضروري لأنظمة تحديد المواقع العالمية (GPS)، والاتصالات السلكية واللاسلكية والشبكات المالية، ووفقًا للتطورات العلمية الأخيرة، يمكن أن تؤدي أحدث الابتكارات إلى إعادة تعريف الثانية، وتعزيز الدقة عبر العديد من التطبيقات.

الانتقال من الساعات الذرية إلى الساعات النووية

وفقًا لتقرير صادر عن Phys، فإن المعيار الحالي لقياس الثانية يعتمد على انتقالات الإلكترون في ذرات السيزيوم 133، بتردد 9,192,631,770 هرتز، وعلى الرغم من دقتها العالية، فقد كان العلماء يستكشفون العناصر ذات ترددات الانتقال الأعلى لتحقيق دقة أكبر، وفقًا لعدة تقارير.

وقد أظهر السترونشيوم، بتردد انتقال في نطاق الضوء المرئي، وعدًا، وفقًا لمصادر مختلفة، في عام 2021، سلط الباحثون الضوء على إمكاناتها ويتم النظر في إعادة تعريف الثانية باستخدام السترونشيوم للتنفيذ بحلول عام 2030.

وفي سبتمبر 2024، أبلغ فريق في الولايات المتحدة عن تقدم في الساعات النووية، مما يمثل خطوة مهمة تتجاوز ضبط الوقت الذري، وتم استخدام الثوريوم 229، وهو نظير ذو انتقال نووي فريد، في هذه الدراسات.

وهذا الانتقال، الذي يتم إثارته بواسطة الضوء فوق البنفسجي، له تردد أعلى بحوالي مليون مرة من تردد السيزيوم، وتشير التقارير إلى أن هذا التقدم يتغلب على التحدي السابق المتمثل في إنشاء مشط تردد متوافق مع الضوء فوق البنفسجي، وهو اختراق يسمح بإجراء قياسات دقيقة في هذا النطاق.

التأثير على التكنولوجيا والعلوم

من المتوقع أن تعمل الساعات النووية، التي تقدم قياسات دقيقة حتى المرتبة العشرية التاسعة عشر، على إحداث ثورة في التقنيات التي تعتمد على الدقة، وفقًا للتقارير. وتشمل التطبيقات أنظمة تحديد المواقع العالمية المتطورة، والبحث العلمي المتقدم، والرؤى حول الظواهر التي تحكمها ميكانيكا الكم والنسبية العامة.

وقد أكد الباحثون على إمكانات هذه الساعات في تعزيز قياس العمليات فائقة السرعة، وهو عامل حاسم في مجالات مثل الفيزياء واستكشاف الفضاء.

وبينما يظل السيزيوم هو المعيار في الوقت الحالي، فإن الخطوات التي قطعتها الثوريوم 229 تشير إلى مستقبل تحويلي لتكنولوجيا قياس الوقت، مع آثار بعيدة المدى على العلوم والصناعة، وفقًا للتقارير.