كشفت دراسة جديدة أن زوجا من الساعات الذرية حدد أداء "غير مسبوق" للاستقرار والدقة في سجلات موثقة. ويقول علماء الفيزياء في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا NIST في الولايات المتحدة، إن النتائج القياسية يمكن أن تساعد في تحسين ضبط الوقت والملاحة، وكذلك في البحث عن الجاذبية وحتى المادة المظلمة.

وحاصرت الأجهزة التجريبية ألف ذرة من العنصر الكيميائي "ytterbium"، في شبكات مصنوعة من أشعة الليزر. ويُقال إنه داخل هذه المشابك البصرية، "تهتز" الذرات عن طريق الاهتزاز الحاصل بين مستويين للطاقة. وفي دراسة نشرتها مجلة الطبيعة، قارن فيزيائيو المعهد القومي للمعايير والتكنولوجيا ساعتين مستقلتين، حققتا رقما قياسيا في مجالات عدم اليقين المنهجي والاستقرار والتكرار. ويقيس عدم اليقين المنتظم مدى كفاءة الساعة، التي تمثل الاهتزازات الطبيعية أو التردد، للذرات.

 

ووجد الباحثون أن كل ساعة تتطابق مع التردد الطبيعي في حدود خطأ يبلغ مليار جزء من المليار. كما تم تسجيل استقرار الساعة، وهو مقدار التردد المتغير خلال يوم واحد، بمستوى ضئيل.

وأظهرت النتائج مدى قرب الساعتين التي تم تحديدهما في التردد نفسه، بالإضافة إلى وجود اختلاف أقل من مليار واحد من المليار.

وقال مدير المشروع، أندرو لودلو: "يمكن اعتبار عدم اليقين المنهجي والاستقرار والاستنساخ بمثابة "أداء ملكي" لهذه الساعات. ربما كان الاتفاق بين الساعتين على هذا المستوى غير مسبوق، والذي نطلق عليه الاستنساخ، وهو النتيجة الأكثر أهمية".

وأوضح لودلو أن الخطأ الإجمالي للساعتين انخفض إلى ما دون قدرة العلماء على حساب تأثير الجاذبية في الوقت المناسب. ووفقا للفيزيائي، ألبرت آينشتاين، الذي طرح نظرية النسبية، يمر الوقت ببطء أكثر في الأماكن ذات جاذبية أقوى. لذا، فإن ضبط الوقت في الساعات الضوئية الحساسة، سيكون قادرا على المساعدة في رسم الخرائط الدقيقة للتشوه الجاذبي بالنسبة لـ الزمكان.

كما يقول الباحثون إن ذلك سيساعد على كشف إشارات المادة المظلمة الغامضة في الكون، بالإضافة إلى تحسين القدرة على قياس شكل الأرض، بناء على مسح مستويات سطح البحر.