Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’nün (NIST) içinde, NIST-F4 adlı yeni bir atom saati, dişlilerin veya zillerin sesiyle değil, sezyum atomlarının kuantum darbesiyle tik tak etmeye başladı. Ritmi o kadar kesin ki dinozorlar Dünya’da yürürken çalışıyor olsaydı, şimdi sadece bir saniyeden daha az bir sapma olurdu. NIST-F4 sadece zamanı tutmakla kalmıyor. Onu tanımlıyor. Bilim insanlarının referans saat olarak kabul ettiği en son birincil frekans standardı.
Yeni atom saati ile yeni standart
Vladislav Gerginov ve meslektaşları Metrologia’da yayınlanan yeni bir makalede “NIST-F4, 2,2×10⁻¹⁶ tip B frekans belirsizliğine sahip operasyonel (birincil frekans standardı)” diye yazdı. Bu ay, NIST’teki bilim insanları, NIST-F4’ün dünyanın en doğru zaman tutucularının seçkin saflarına katıldığını duyurdu. Ajans, saati resmi olarak tanınması için Uluslararası Ağırlık ve Ölçüler Bürosu’na (BIPM) sundu. Bu, küresel zaman tutmayı denetleyen kurumdur. NIST-F4, bir tür sezyum çeşme saatidir. Doğanın en güvenilir metronomunu saniyenin tanımı haline getiren ultra hassas bir alettir.
Nasıl çalıştığını anlamak için, lazerlerle mutlak sıfırın hemen üzerindeki bir sıcaklığa soğutulmuş binlerce sezyum atomunu hayal edin. İki lazer ışını, bu atom bulutunu bir çeşme gibi havaya fırlatır. Yerçekiminin çekimi altında yükselip alçalırken, atomlar mikrodalga radyasyonuyla yıkanmış bir odadan iki kez geçer.
İlk geçiş, atomları doğal, değişmez bir frekansta salınan bir kuantum durumuna uyarır. İkincisi, mikrodalga frekansının o atom ritmine ne kadar yakın olduğunu ölçer. İkisi mükemmel bir şekilde hizalanana kadar ayarlamalar yapılır.