<

div class=”wysiwyg wysiwyg–all-content css-1vkfgk0″ aria-live=”polite” aria-atomic=”true”>
أعلن باحثو معهد “جاي آي إل إيه” التابع لجامعة كولورادو بولدر الأميركية عن تحديد المكونات اللازمة لبناء الساعة الأكثر دقة في التاريخ، وهو ما يمثل إنجازًا مرحبًا به في أوساط الفيزياء العالمية.

وفي دراسة نشرت في الخامس من سبتمبر/أيلول بدورية نيتشر، حدد العلماء تردد الضوء المطلوب لاستثارة نواة عنصر الثوريوم 229، ما يُمكنها من الانتقال إلى مستويات طاقة أعلى. ومن المتوقع أن يسهم هذا الابتكار في إجراء بحوث أكثر دقة في مجال فيزياء الجسيمات واكتشاف أسرار المادة المظلمة.

تطور قياس الوقت عبر التاريخ

شهدت الساعات تطورًا ملحوظًا على مر العصور؛ فقد استخدم المصريون القدماء واليونانيون والرومان وسائل بسيطة للغاية لقياس الوقت، مثل الساعات الشمسية والساعات المائية.

وفي بداية القرن السابع عشر، طور العالم كرستيان هيوجنز أول نموذج للساعة البندولية، والتي كانت تعتمد على وزن يتحرك في اتجاهين مرتبط بترس معدني، مُعبرًا عن مرور ثانية واحدة.

بعد ذلك، ظهرت الساعة الميكانيكية، التي تعمل بنفس مبدأ الساعة البندولية، ولكن تم استبدال البندول الطويل بملف معدني صغير. كما ظهرت ساعة الكوارتز، التي تعتمد على اهتزاز مادة الكوارتز عند تعرضها للكهرباء.

ومع التطورات، ظهر مفهوم الساعة الذرية التي تستخدم عنصر السيزيوم وتستخدم إشعاع الميكروويف لتحديد مقدار الثانية عن طريق رصد انتقال الإلكترونات بين مستويات الطاقة.

الساعة النووية: مفهوم جديد لقياس الوقت

تعمل الساعة النووية بشكل مختلف عن سابقاتها؛ حيث تتكون من ذرات تحتوي بروتونات ونيوترونات، التي تتغير حالتها عند تعرضها لمقدار من الطاقة.

وفي حديثه لموقع “الجزيرة نت”، أوضح شوانكون تشانج، الباحث الرئيسي في الدراسة، أن الساعة النووية تعتمد على تغير حالة الطاقة للبروتونات.### تطور الساعة النووية ودقتها العالية

تشير الدراسات الحديثة إلى تقدم كبير في تطوير الساعة النووية، والتي تعتبر أكثر دقة بمئة ألف مرة من الساعة الذرية. يقوم هذا الابتكار على أساس الاعتماد على النيوترونات الموجودة داخل النواة بدلاً من اعتماد الإلكترونات، مما يظهر إمكانياتها الواسعة في قياس الزمن بدقة فائقة.

الفرق بين الساعة النووية والذرية

تحدث الباحث تشانغ عن أن الاختلاف الأهم بين الساعتين لا يقتصر فقط على الدقة، فالحصول على ساعة نووية تتمتع بدقة عالية يتطلب عدة سنوات من التجارب. ولكن عندما يتم تحقيق ذلك، فإن الساعة النووية ستتفوق على نظيرتها الذرية بشكل ملحوظ. أكد الباحث أيضًا أن الساعتين يمكن استخدامهما معًا في الأبحاث الفيزيائية، مما يساعد في الحصول على نتائج أكثر دقة.

فائدة الساعات في اختبار الثوابت الفيزيائية

يرى تشانغ أن الساعتين النووية والذرية ستساهمان في اختبار الثوابت الفيزيائية التي اعتمد عليها العلماء لفترات طويلة، مثل سرعة الضوء وثابت الجاذبية. من خلال هذا الاختبار، يمكن معرفة ما إذا كانت هذه الثوابت ثابتة بالفعل.

التأثيرات البيئية على ساعة النواة

يعد الارتفاع في استقرار الساعة النووية مقارنة بالساعات الأخرى ميزة بارزة، حيث أنها أقل تأثرًا بالعوامل البيئية مثل المجالات المغناطيسية. وهذا يعني إمكانية استخدامها في ظروف مختلفة، بما في ذلك البيئات الصلبة، مما يسمح باستخدامها خارج الأبحاث المخبرية.

دقة الساعة النووية في فهم الكون

أكد الدكتور مصطفى بهران، أستاذ الفيزياء بجامعة كارلتون الكندية، أن الساعة النووية تعتمد على طاقة تصدر من ليزر الأشعة فوق البنفسجية، بالمقارنة مع الساعة الذرية التي تعتمد على ليزر الضوء المرئي. توضح الأبحاث أن الساعة النووية قد تخطئ بنحو ثانية واحدة كل 100 ألف مليار مليار ثانية، مما يجعل دقتها أعلى بكثير من نظيرتها الذرية.

دور الساعات في البحث عن المادة المظلمة

يقترح بعض العلماء أن المادة المظلمة قد تكون مادة ذات كتلة خفيفة تؤثر على الثوابت الفيزيائية. هنا، تُعد الساعتان (الذريّة والنووية) أدوات مهمّة لرصد التغييرات الطفيفة التي يمكن أن تحدث نتيجة لتأثرها بالمادة المظلمة.

استخدامات الساعات الذرية الحالية

تُعتبر الساعات الذرية حالياً مفيدة في مجالات متعددة مثل تكنولوجيا الاتصالات وأنظمة تحديد المواقع “جي بي إس”. كما تستخدم في العمليات بين الأقمار الصناعية وتوفير الاتصال بين سفن الفضاء وكوكب الأرض، مما يساهم في استكشاف الفضاء البعيد.

التوجهات البحثية المستقبلية

يسعى تشانغ وفريقه في المرحلة القادمة إلى إجراء المزيد من التجارب لتحديد مدى تأثير العوامل الخارجية على الساعة النووية وضمان فعاليتها واستمرارية دقتها العالية في قياس الزمن.