Dünyada saniye bile şaşmadan en doğru saati gösteren atom saatleridir. Atom saatleri öyle kolumuza takabileceğimiz boyutlarda değil ancak kolumuzdaki saatler bile sanise gibi şaşmalar yapsada atom saatleri bu konuda kesinlikle şaşmadan saati takip edebileceğiniz bir keşiftir.
Hayatımızın ayrılmaz bir parçası haline gelen internet, GPS gibi birçok teknolojinin temelinde, zamanın doğru tespiti ve her yerde birbiriyle uyumlu olması vardır. İşte bize bu imkanları sağlayan en önemli araçlardan biri de atom saatleridir. Atomik saatler başka hiçbir saatin yapamayacağı kadar iyi derecede zamanı tutar. Hatta Dünya’nın dönme hareketi ve yıldızların hareketlerinden bile daha iyi bir zaman göstergesidir. Atomik saatler olmadan GPS teknolojisi ve internetin senkronize olması imkansız olurdu.
Birçok atom ve molekül atom saatlerinde kullanılabilir. Fakat en yaygın kullanımı olan atomlar sezyum, rubidyum ve hidrojendir. Bu atomlar kullanılarak oluşturulmuş saatler arasındaki en büyük farklılık kullandıkları element atomlarının enerji seviyesindeki değişiklikleri tespit etme araçlarıdır. Şunu belirtmek gerekir ki, bu atomlar kullanılarak yapılan saatlerin belli durumlarda diğerlerine göre büyük avantajları vardır. Örneğin; kısa zaman diliminde hidrojen atom saatlerinin doğruluğu sezyum atom saatlerinin doğruluğundan 10 kat fazla iken uzun zaman dilimlerinde sezyum atom saatlerinin doğruluğu daha yüksektir. Günümüzde en kesin zaman ölçüm sonuçları sezyum atom saatleri ile elde edilir. Modern sezyum atom saatlerinin (en yaygın türü) uzun vadede ulaşabileceği doğruluğu bir milyonlarca yılda bir saniyeden daha iyidir.
Günlük yaşamımıza atom saatleri, internet, GPS ve radyo kontrollü saatlerle girmişlerdir. Bu saatler radyo sinyalleri aracılığıyla Colorado’daki atom saati ile kendilerini senkronize ederler. Bu özellik Boulder Colorado’da bulunan Amerikan Ulusal Standartlar ve Teknolojiler Enstitüsü tarafından kurulup işletilen sistem tarafından sağlanmaktadır. NIST’TEN zamanı bildiren radyo yayını WWVB adındaki bir radyo istasyonundan yürütülmektedir. WWVB çok ilginç bir radyo istasyonudur. Yüksek verici gücüne (50.000 watt), çok verimli bir antene ve son derece düşük bir frekansa (60.000 Hz) sahiptir. Tipik bir AM radyo istasyonu 1.000.000 Hz frekansında yayınlar yaptığı göz önüne alındığında WWVB’nin sıra dışı bir radyo istasyonu olduğu söylenebilir. Düşük frekans ve yüksek gücün sağladığı avantajdan dolayı tek bir istasyon olan WWVB Amerika Birleşik Devletleri’ne ek olarak Kanada ve orta Amerika ülkelerine ulaşma imkânına sahiptir. Aynı şekilde Çin, Japonya, Almanya ve Rusya’da atom saati istasyonları mevcuttur. Ülkemizde ise TÜRKSAT Saat TV kanalı TÜRKSAT bünyesindeki atom saatine göre saat bilgisi yayını yapmaktadır. Bu kanalda saat bilgisi ses tonundan verilmektedir. Reciever ses çıkışı IRIG-B uyumlu saatlere bağlandığında saat bilgisi otomatik olarak güncelleşmektedir.
Peki zaman ölçümünde bu kadar duyarlılık neden bu kadar önemli?
Günlük yaşamımızda “yuvarlamalara” alışık değil miyiz, saniyenin trilyonlarda birindeki hatalar neyi değiştirir ki? Elbette günlük yaşamımız için pek bir şey değiştirmiyor; ama bilim için bu duyarlılık çok önemli. Gerçek zamandaki bu ufacık sapmalar, örneğin çok büyük mesafelerin, uç büyüklükte ve küçüklükte değerlerin söz konusu olduğu kozmolojide önemli ölçülere tırmanıyor. Ayrıca kütleçekiminin mikrodüzeylerdeki etkisi, manyetik alanların, sıcaklık derecelerinin maddenin davranışı üzerindeki etkilerinin incelenmesinde de duyarlılık önemli.
Peki nasıl çalışır atom saati?
Aynı tür atomlar birbirleriyle birebir aynı frekansta rezonans üretirler ve bu titreşimler sıcaklık ya da diğer dış etkenlerden etkilenmezler. Bir atom titreşimini saatlerimizin bir tik tak sesine benzetebiliriz. Saatlerimiz bu sesi saniye başına çıkarırken, örneğin bir Sezyum-133 atomu saniyede 9,192,631,770 kez titreşir. Bu yüzden de 1 saniye 9,192,631,770 Sezyum olarak tanımlanmıştır. Eğer bizim saatlerimiz saatin kaç olduğunu gösteriyorsa, bir atom saati bize zamanın ne olduğunu söyler diye özetleyebiliriz. Tabi ki daha kesin zaman ölçümleri için Sezyumla yetinilmemiş ve çeşitli denemeler bilim insanları tarafından yapılmıştır ve yapılmaktadır. Atom saatinin icadından günümüze kadar olan gelişmeleri aşağıdaki zaman çizelgesinde görebilirsiniz:
Geçmişten günümüze Atom Saati:
1945: Kolombiya Üniversitesi fizik profesörü Isidor Rabi, 1930’larda geliştirdiği atomik ışın manyetik rezonans tekniğiyle bir saat yapılabileceğini ileri sürdü.
1949: NIST (The National Bureu of Standards), I. Rabi’nin tekniğini kullanarak, amonyak moleküllerinin titreşimine dayanan dünyanın ilk atomik saatini yaptığını duyurdu.
1952: NIST ilk doğru rezonans ölçümünü Sezyum atomu ile gerçekleştirdi. Bu ölçümü yapan alete NBS-1 adı verildi.
Kaynak : Tubitak
Elektrikport
