الساعة الأكثر دقة في العالم ج3

التقييم الأخير

يتطلب تقييم أداء ودقة الساعة وجود ساعة أخرى مرجعية للمقارنة، وعندما تم تطوير ساعات OLC لأول مرة منذ عشر سنوات، تم إجراء المقارنة الأولى بين ساعات سترونميوم OLCs وساعات السيزيوم، وكانت القياسات والنتائج كافية لإدراك مدى أهمية هذه التكنولوجيا الواعدة، لكن للأمانة العملية، يجب التوضيح بأن عمليات تقييم الدقة بين الساعات الذرية يجب أن تتم عادة بين ساعات من نفس النوع وتملك نفس تردد العمل. فعندما تم الانتهاء من بناء أول ساعة سترونميوم ضوئية شبكية عام 2007 تم البدء مباشرة في بناء ساعة ثانية، لتنتهي عملية بناءها عام 2011 ويتم إجراء أول عملية مقارنة واقعية بين ساعتين ضوئيتين شبكيتين بهدف قياس ومقارنة الدقة بدون الاعتماد على ساعات السيزيوم.

حالما تم بناء الساعة الثانية، ظهرت عدة مشاكل لم تكن معروفة مسبقاً، وتم ملاحظة عدة عيوب كان قد تم تجاهلها سابقاً، أحد هذه العيوب كان تأثير الشحنات الكهربائية الساكنة الملتقَطة عند نافذة الحجرة المخلاة من الهواء، فتوجب تسليط ضوء من الأشعة فوق البنفسجية على النوافذ لطرد هذه الشحنات.

استطاعت هاتان الساعتان تسجيل نفس مستوى الدقة تقريباً عند حدود خطأ مقداره جزء من 1016 في دراسة تم نشرها أواخر العام الماضي، مما يؤكد بما لا يدع مجالاً للشك اهمية هذه الساعات ودقتها الفائقة مقارنة مع أفضل ساعة سيزيوم تم تطويرها، لاحقاً استطاع فريق العالم الياباني كاتوري وضع تقرير يؤكدون فيه تمكنهم من الوصول إلى مستوى دقة بحدود بضع أجزاء من 1018 في بيئة مُبرَّدة.

وبالمناسبة لا بد من الإشارة إلى أن تردد الساعات الضوئية مرتفع لدرجة أنه لا يوجد أي جهاز الكتروني قادر على القيام بعملية عد دقاتها (Ticks)، ويعتمد أسلوب مقارنة هذا النوع من الساعات على تقنية حديثة جداً لا تزال قيد التطوير تسمى المشط التردد (The Frequency Comb)، حيث تستخدم هذه الأداة نبضات من الليزر بطول فيمتو ثانية* (femtoseconds) للنبضة الواحدة مما يولد طيفاً ترددياً من الأسنان المتساوية والمترابطة (coherent) تقوم بتغطية الطيف المرئي والأشعة تحت الحمراء، وبالتالي يبدو وكأنه مسطرة للترددات الضوئية.

من المتوقع أن يتم ربط الساعات الضوئية الشبكية بشبكة اتصالات عالمية قيد الإنشاء من ألياف ضوئية خاصة لحذف أي تأخير زمني صغير تسببه خطوط النقل يمكن أن يسبب إزاحة في الطور، وهو تطور مهم في مجال ربط الساعات حيث أن الساعات الذرية التقليدية كانت تتصل ببعضها بشبكة من الصحون الفضائية وخطوط النقل المايكروية، الأمر الذي يولد حالة عدم استقرار في النظام ويقلل الدقة. ومع نهاية هذا العام من المتوقع إنجاز بعض هذه الشبكات، والبدء بعمليات المقارنة بين ساعات OLC الموجودة في باريس فرنسا في (LNE-SYRTE) وساعات موجودة في المركز الوطني للقياس في ألمانيا (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) و وصلة أخرى سيتم إنجازها في مطلع العام المقبل إلى ساعتي سترونميوم ويتريبيوم متأينة موجودة في المخبر الوطني للفيزياء في لندن. ستمهد هذه الشبكة الطريق نحو إنجاز شبكة قياس عالمية تمكننا من وضع تعريف جديد للثانية.

لن يكون بالإمكان الاستغناء عن ساعات السيزيوم رغم النجاح الكبير الذي تحققه ساعات OLC حيث أن ساعات السيزيوم أصغر حجماً وأرخص ثمناً للبناء.

قد يتم في المستقبل استبدال ساعات OLC بساعات ذات ترددات أعلى تعتمد على تغيرات الطاقة ضمن نواة الذرة بدلاً من الالكترونات الموجودة في المدارات، وهذه التغيرات النووية غير قابلة للتحقق باستخدام تقنية الليزر المتبعة حالياً، وقد بدأ الباحثون في العمل على هذا المشروع.

* 1 femtosecond = 10¬¬¬¬-15 second

المراجع:

[1] هنا?

utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+IeeeSpectrum+%28IEEE+Spectrum%29

[2] هنا

مصدر الصور:

هنا