امکان سنجش تغییرات زمان و شناسایی ماده تاریک با نسل بعدی ساعت های اتمی

با ساخت نخستین ساعت اتمی اپتیکال و «پرتابل» جهان، محققان حالا نه تنها قادر به اندازه گیری زمان، بلکه مشاهده تغییرات زمان هستند. گروهی از محققان اروپایی اخیراً به تست نسل بعدی ساعت های اتمی پرداخته اند که دیگر محکوم به قرارگیری در آزمایشگاه نیست و می توان با حمل آن به هر نقطه، به اندازه گیری شکل زمین و حتی ماده تاریک پرداخت.

سیسیلیا کلیواتی، یکی از محققین این پروژه در انستیتوی ملی تحقیقات مترولوژی ایتالیا می گوید این ساعت اتمی، نوعی اثبات مفهوم برای این موضوع بود که از ساعت های اپتیکال می توان به عنوان سنسورهایی برای سنجش پتانسیل های گرانشی استفاده کرد. ساعت مورد بحث هنوز بسیار بزرگ بوده و لازم است در یک تریلی حمل شود.

ساعتی که محققان ساخته اند نخستین ساعت اتمی پرتابل نیست، اما نخستین ساعت اپتیکال پرتابل است که نسل بعدی ساعت های بسیار دقیق اتمی به حساب می آید. این ساعت از اتم های استرونیوم بهره می برد که با لیزر در جای خود قرار گرفته اند و تا دمای نزدیک به صفر خنک شده اند. یک لیزر دیگر، اتم ها را تحریک می کند و تعامل میان اتم و لیزر، الکترون های اتم را به نوسان در می آورد. شمارش این نوسانات که برابر با یک کادریلیون بر ثانیه است، به محققان در محاسبه زمان کمک خواهد کرد.

این ساعت ها از منظر فیزیکی قادر به کارهای اعجاب آوری هستند. مثلاً از آنها می توان برای اندازه گیری نیروی گرانش استفاده کرد؛ زیرا هرچه گرانش قوی تر باشد، زمان با سرعت کمتری می گذرد. علی رغم مشکلاتی که محققان در زمینه اندازه گیری دقیق زمان و گرانش با آنها مواجه می شوند، این ساعت ها احتمالاً یک روز به ما در طرح نقشه ای دقیق از زمین، براساس پراکندگی نیروی گرانشی در نقاط مختلف کمک خواهد کرد.

علاوه بر این، امکان اندازه گیری ماده تاریک هم با چنین ساعت هایی محقق می شود؛ ماده ای که جرمی تا 6 برابر بیشتر از مواد معمولی در جهان هستی دارد. از آن جایی که ماده تاریک تنها از طریق نیروی گرانش قابل تشخیص است، یک ساعت بسیار دقیق می تواند برای نخستین بار، ماده تاریک را روی کره خاکی شناسایی کند.