صنَعَ العلماء أولى الساعات النووية في العالم؛ أداة تقول إنها قد تساهم في الكشف عن بعض الأسئلة الأكثر أساسية في الفيزياء. هاتان الآلتان هما أحدث جيل من الساعات الذرية التي تقيس الزمن عبر رصد الضوء الناجم عن انتقالات تحدث داخل نواة الذرة وبين البروتونات والنيوترونات.
تُستَخدَم الساعات الذرية منذ سنوات للحفاظ على قياس الوقت بدقة وصنع أول نماذجٍ منها كان في عام 1949؛ ومع ذلك، وبالرغم من اسمها، فهي لا تستخدم الاندماج أو الانشطار النووي.
حتى الآن كانت أدق الساعات في العالم تعتمد على قفزات الإلكترونات بين مستويات الطاقة في الذرات، لكن هذا الاكتشاف أظهر أن مرجع الساعة يمكن أن يؤخذ مباشرةً من نواة الذرة نفسها.
نشرت فرق بحثية من جامعة تسينغهوا في الصين ومؤسسات أخرى في البلاد بالإضافة إلى جامعة التقنية فيينا في النمسا، كلٌ على حدة، يوم الأربعاء تقارير إنجازاتها في مقالتين في مجلة Nature (المصدر باللغة الإنجليزية).
تستخدم هذه الساعة ثوريوم-229؛ ذرة نادرة نواتها يمكن أن تنتقل بين حالات طاقة باستخدام ضوء فوق بنفسجي مُنتَج بواسطة ليزر. حتى الآن هي النواة الوحيدة المعروفة التي تتصرف بهذه الطريقة.
بنى أعضاء الفريق ليزرًا يُنتِج ضوءًا فوق بنفسجيًا بطول موجي 148.4 نانومتر ووجّهوه نحو بلّورات صغيرة من فلوريد الكالسيوم تحتوي على ثوريوم-229.
النتيجة الرئيسية كانت أن الساعات النووية عملت؛ ثبُت الليزر على نواة ثوريوم-229 وقاس الزمن بشكل مستقر وخلال فترة التجربة بلغ الدقة إلى حد واحد في مليون بليون (10⁻¹⁵).
مع أن قياس الزمن بدقة ضروري لتقنيات يومية مثل الملاحة عبر الأقمار الاصطناعية والاتصالات، يمكن للساعات النووية أن تجعل هذه الأنظمة أكثر دقة بعد.
كتب المقال أن هذه الساعات الجديدة قد تكون مهمة أيضًا في مجال الفيزياء الأساسية، رغم أن استخداماتها الدقيقة لم تُحدَّد بعد.