Ağ bağlantılı ışık saatleri saniyenin yeniden tanımlanması için temel oluşturuyor

Elektronik

Teknolojik Yenilik Web Sitesi Editör Ekibi - 17/06/2025

GPS, elektrik şebekelerinin yönetimi ve finansal işlemlerin sürdürülmesi gibi teknolojiler için doğru zaman ve frekans sinyalleri olmazsa olmazdır. [Görsel: Lovisa Hakansson/Chalmers Teknoloji Üniversitesi]

İkinciyi sıfırlama

Zaman ölçümünün geleceğinin optik atomik saatlere ait olduğu açıkça görülüyor ve en büyük ilgi, Uluslararası Birimler Sistemi'nin bir sabiti olan zaman birimimiz olan saniyeyi yeniden tanımlamakta yatıyor.

Optik atom saatleri, geleneksel atom saatlerinin yeni neslini temsil ediyor; aralarındaki temel fark, bunlarda tik takların bir atom tarafından değil, bir lazerden gelen ışığın salınım frekansı tarafından belirlenmesidir.

Günümüzde optik saatler, en iyi sezyum saatlerinden yaklaşık 100 kat daha doğru olup, zamanı o kadar hassas bir şekilde ölçüyor ki, milyarlarca yıl içinde bir saniyeden daha az bir gerileme veya ilerleme kaydedebiliyorlar.

Ancak ikinciyi yeniden tanımlamak için, beklendiği gibi çalışıp çalışmadıklarını ve birbirleriyle uyumlu olup olmadıklarını kontrol etmek için birkaç farklı optik saatten gelen verileri karşılaştırmak gerekir. Bu amaçla, araştırmacılar şu anda Avrupa Birliği tarafından finanse edilen büyük bir iş birliği projesinin parçası olarak altı ülkede optik saatlerin son derece koordineli bir karşılaştırmasını gerçekleştirdiler.

Finlandiya'daki VTT Enstitüsü'nden Thomas Lindvall, "Birden fazla saati aynı anda karşılaştırmak ve birden fazla bağlantı teknolojisi türü kullanmak, bugüne kadar çoğunlukla çiftler halinde yapılan saat karşılaştırmalarından çok daha fazla bilgi sağlar," dedi. "Koordineli bir ölçüm seti ile tutarlılığı kontrol etmek ve aynı zamanda daha güvenilir sonuçlar sağlamak mümkündür. Bu sonuçlar, saniyenin yeni tanımında hangi optik saatin/saatlerin kullanılması gerektiğini belirlemeye yardımcı olabilir."

Saat karşılaştırma kampanyasının genel görünümü: Altı farklı ülkedeki 10 optik saat 45 gün boyunca karşılaştırıldı. [Görsel: Thomas Lindvall ve diğerleri - 10.1364/OPTICA.561754]

Saatler arası karşılaştırmalar

Bu, optik saatlerin şimdiye kadar yapılmış en kapsamlı koordineli karşılaştırmasıydı; altı ülkede, binlerce kilometrelik bir alana yayılmış saatleri ve onları birbirine bağlayan bağlantıları aynı anda çalıştırıyordu.

Aynı anda on farklı optik saatle 38 karşılaştırma - veya frekans oranı - gerçekleştirildi. Bu karşılaştırmalardan dördü doğrudan ilk kez gerçekleştirildi ve diğerlerinin çoğu daha önce olduğundan çok daha büyük bir hassasiyetle ölçüldü.

Ölçümleri gerçekleştirmek için araştırmacılar farklı saatlerin frekans çıkışlarını birbirine bağlamak zorundaydı ve bunu iki yöntem kullanarak yaptılar: uydulardan gelen radyo sinyalleri ve optik fiberlerden geçen lazer ışığı. Uydu yöntemi, çalışmaya dahil edilen tüm saatlerde bulunan navigasyon sisteminden gelen GPS sinyallerini kullandı. Ancak bu teknik, sinyal gürültüsü veya cihaz sınırları gibi faktörlerin neden olduğu ölçüm belirsizlikleri nedeniyle sınırlı bir doğruluğa sahiptir.

Fiber optik bağlantılar, uydu teknolojisinden 100 kat daha fazla doğrulukla ölçümler yapılmasını sağladı. Ancak, bu kararlı, yüksek hassasiyetli bağlantılar uluslararası karşılaştırma sırasında yalnızca Fransa, Almanya ve İtalya'daki saatleri bağlamak için kullanılabildi. Bu arada, aynı enstitüde birkaç saatin bulunduğu Almanya ve İngiltere'deki yerel karşılaştırmalar, belirsizliği büyük ölçüde azaltan kısa fiber optikler kullanılarak gerçekleştirildi.

Geliştirilmesi gerekiyor

Deney, hâlâ iyileştirmeye ihtiyaç duyulan bazı alanları tespit etti.

Örneğin, tüm saatlerin beklendiği gibi çalıştığını doğrulamak için, ölçüm belirsizlikleri saatlerin kendilerinin doğruluğuyla eşleşecek şekilde azaltılmalıdır. Daha sonra, hem saatlere hem de bağlantılara güven oluşturmak için gereken güvenilir işlemi doğrulamak için tekrarlanan ölçümler gerekecektir. Ek olarak, saniyeyi yeniden tanımlamadan önce, optik saatlerin uluslararası zaman ölçeklerine düzenli ve tutarlı bir şekilde katkıda bulunabileceğini kanıtlamak da dahil olmak üzere birkaç başka kriterin de karşılanması gerekir.

"Tüm sonuçlar beklentilerimizle uyuşmuyordu ve ölçümlerde bazı tutarsızlıklar gördük," dedi İngiltere Ulusal Fizik Laboratuvarı'ndan (NPL) Rachel Godun. "Ancak, aynı anda çok sayıda saati karşılaştırmak ve bunları birbirine bağlamak için birden fazla teknik kullanmak, sorunun kaynağını belirlemeyi kolaylaştırdı."

"Kısacası: Yeni optik saatlerin doğruluğu aşırı derinlikte ve ayrıntılı olarak inceleniyor, ancak saniyenin yeniden tanımlanmasını bugün olduğundan yüz kat daha iyi hale getirmek için gereken şey bu. Bu alanda çalışan bilim insanlarının saatlerindeki en küçük yanlışlıkları bile ortadan kaldırmaları gerekiyor, böylece hepimiz bunun getireceği muazzam avantajlardan yararlanabiliyoruz. Ve konu on sekiz ondalık basamağa geldiğinde, kaçmak için hiçbir mazeret yok," diye özetledi Max Planck Nükleer Fizik Enstitüsü'nden Profesör José López-Urrutia.

Diğer haberler:

Daha fazla konu