الساعة النووية: كيف يمكن للساعة الأكثر دقة على الإطلاق أن تغير نظرتنا للكون

إيكيهارد بيك هو صانع ساعات. ولكن بدلاً من قضاء أيامه في النظر إلى التروس الصغيرة والينابيع من خلال عدسة مكبرة، فإن أدوات تجارته هي أشعة الليزر القوية، والأسلاك، وأحيانًا الذرات المشعة. يعد بيك، مدير معهد القياس الألماني (PTB)، واحدًا من مجموعة قليلة من الفيزيائيين الذين أمضوا أفضل جزء من ثلاثة عقود في محاولة صنع الساعة الأكثر دقة في الكون.

منذ خمسينيات القرن العشرين، قام الباحثون ببناء ساعات ذرية، أفضلها الآن دقيقة للغاية لدرجة أنها تفقد ثانية واحدة فقط خلال حوالي 31 مليار سنة. ولكن هذه على وشك أن يتم استبدالها بنموذج جديد: الساعة النووية.

يعد هذا بالتفوق على نظيراتها الذرية من حيث الدقة والدقة. من حيث المبدأ، تنخفض الساعة النووية ثانية واحدة فقط كل 300 مليار سنة. قد تتساءل: لماذا نحتاج يومًا إلى شيء بهذه الدقة المذهلة؟ لأنه سيتم استخدامه لشيء أكثر إثارة من مجرد معرفة الوقت. يمكن أن تساعد الساعات النووية في استكشاف بعض أعمق أسرار الكون، بما في ذلك طبيعة المادة المظلمة وبعض القوى الأساسية المراوغة التي تشكل الكون.

إن دقات الساعات الذرية اليوم هي نتيجة تذبذب الإلكترونات بين زوج من الأغلفة حول نواة الذرة. يتم التحكم في التحولات بين هذه الأغلفة عن طريق تسليط أشعة ليزر على الذرات المعنية بالتردد المناسب تمامًا لمطابقة تردد التذبذبات، وهي حالة تُعرف باسم الرنين. تردد الرنين هذا، وهو عدد تذبذبات الضوء في الثانية، يحدد …