بعد الساعات الذرية .. الدور الآن على الساعات النووية الأكثر دقة لاكتشاف أسرار الزمن

يستمر حتى الآن إرث روبرت أوبنهايمر الذي اخترع أقوى قنبلة في عصره -القنبلة الذرية- وفتح الباب على مصراعيه على عصر دراسة الذرة، وتوصل العلماء بعد ذلك إلى الساعات الذرية التي تعد أدق جهاز معروف للإنسان في قياس الوقت، وحاليًا يسعى العلماء إلى تطوير ساعة نووية أكثر دقة بأضعاف من الساعات الذرية الحالية، وهذا قد يساعدنا على اكتشاف أسرار الكون.

تعمل الساعات الذرية عن طريق مراقبة التذبذبات المتوقعة في الذرة، عندما تتعرض الذرة للتردد الصحيح، فإن الإلكترونات في الذرة تقفز ذهابًا وإيابًا بين حالات الطاقة المختلفة، وتحدث هذه التغيرات في حالة الذرة في فترات زمنية منتظمة، وهذا يجعلها آلية مثالية لقياس الوقت، وهذه الساعات دقيقة لدرجة أنها لو بدأت في العمل منذ لحظة الانفجار العظيم في بداية نشأة الكون، وظلت تعمل لأكثر من 13.8 مليار سنة، فإنها سوف تكون دقيقة بالثانية حتى الآن.

على الرغم من كل ذلك فإن العلماء ما زالوا غير راضين عن هذا الإنجاز، وتُشير دراسة جديدة نُشرت في مجلة نيتشر Nature، إلى أن الساعات النووية سوف تقدم قياس للوقت بدقة أكبر بعدة أضعاف من الساعات الذرية، والساعات النووية الجديدة تعمل بنفس مبدأ الساعات الذرية، لكن بدلًا من مراقبة التذبذبات الإلكترونية، فإنها تتضمن تحفيز ذرة الثوريوم-229، وقياس الطاقة المنطلقة عندما تعود الذرة إلى حالتها الأساسية.

يجدر الإشارة إلى أن التحدي الذي يواجه العلماء لصنع هذه الساعة هو ندرة وجود الثوريوم، وعدم التأكد بدقة من التردد الدقيق المطلوب للإثارة، وتشمل التجارب الحالية تحطيم بروتونات عالية الطاقة في ذرة اليورانيوم، ويؤدي ذلك لإنتاج كميات صغيرة من الفرانسيوم والراديوم، التي تتحلل إلى الأكتينيوم، وفي النهاية يصل التفاعل لإنتاج الثوريوم-229، وهذه العملية تتيج للباحثين مراقبة التردد المنبعث، وهو نفس التردد المطلوب لتحفيز الثوريوم للساعة المطلوبة.

يحتوي الطريق لصناعة الساعة النووية على تحديات كبيرة، ولكن صنع مثل هذه الساعة سوف يساعدنا على فهم الزمن أكثر، وسوف يكون له تأثيرات كبيرة في المستقبل، كما فعلت الساعات الذرية لأنظمة الملاحة، وما زال العلماء يكتشفون أسرار جديدة في الذرة متناهية الصغر، وهذه الأسرار سوف تفتح أمامنا مجالات واسعة للغاية.