Atom Saatleri

Bilim adamları, atomların çok uzun zaman durağan kalabilen rezonanslara sahip olduklarını anladıklarında, hidrojen veya sezyum atomunun daha hassas saatler için potansiyel birer sarkaç olabileceğini buldular. 1930 ve 40’larda radar ve yüksek frekanslı radyo iletişimleri, atomlarla etkileşime girecek elektromanyetik mikrodalgaların üretilebilmesini olanaklı kılmıştır.

1949’da ABD’de NIST laboratuvarlarında amonyağa dayanan ilk atom saati yapılmıştır. 1957’de ise yine NIST, ilk sezyum atom saatini gerçekleştirmiş ve 1967’de atomun doğal frekansı, yeni uluslaraarası zaman birimi olarak tanınmıştır.

Buna göre, 1965 yılına kadar bir yılın 31 556 925.974 7’de biri olarak kabul edilen saniye sezyum atomunun rezonans frekansının 9 192 631 770 salınımına eşittir. Bu, sezyum atomunun ileri geri titreşim yapması için geçen süreye karşılık gelir.

Şu anda 1/10 trilyonluk hatayla zamanı ölçebilen atom saatleri de geliştiriliyor. NIST labaratuvarlarında yapılmakta olan yeni sezyum atom saati 300 milyon yıl 14. ondalık haneye, ABD’de Ulusal Standartlar Enstitüsü’nde üzerinde çalışılan cıva iyonu saati ise 30 milyar yıl boyunca 16. ondalık haneye kadar şaşmadan çalışabilecek.

Atom saatinin keşfiyle sağlanan uzun süreli hassaslığın yanında çeşitli olaylar ve süreçler birbiriyle mükemmel bir şekilde senkronize edilebiliyor ve yer tayinleri kesin bir doğrulukla hesaplanabiliyor.

Kesin zamana bağlı modern hayatta her geçen gün daha hassas saatlere ihtiyaç duyuluyor ancak bu hassaslığın sonu nereye varacak, bu bilinmiyor.

Atom saati, atomların rezonans frekanslarını sayarak zamanı ölçen bir saat çeşididir. 3 milyon yılda 1 saniye hata yapmalarının ihtimali sadece %22,522dir.

İlk atom saatleri, sayım ekipmaları eklenmiş MASER’lerdir. Bugünün en iyi atom saatleri, soğuk atomlar ve atomik çeşmelerle çalışan, ileri fizik ürünü aletlerdir. Ulusal standartlar enstitüleri, kullanılan MASER’lerin hata payı olan günlük 10-9 saniyelik sapmayla çalışan saatler kullanırlar. Atom saatleri devamlı ve istikrarlı bir zaman ölçümü standardı olan Uluslararası Atomik Zamanı (International Atomic Time ,TAI) oluştururlar. Diğer ölçümler için, TAI’den elde edilen ancak gece ve gündüzün geçişiyle senkronize edilen Koordine Evrensel Zaman (Coordinated Universal Time, UTC) kullanılır.

İlk atom saati 1949’da ABD Ulusal Standartlar Bürosu’nda (U.S. National Bureau of Standards, NBS) yapıldı. İlk isabetli atom saatiyse, sezyum-133 atomunun rezonansı ölçümüyle 1955 yılında İngiltere Ulusal Fizik Labaratuvarı’nda Louis Essen tarafından yapıldı.