الصين صنعت أدق ساعة بصرية في العالم: هامش خطأ ثانية واحدة في 72 مليار سنة

حقق العلماء الصينيون نقطة تحول في مجال القياس الدقيق بإنشاء أدق الساعات البصرية في العالم. قدم فريق من الباحثين من معهد الابتكار في القياس الدقيق والتكنولوجيا بالأكاديمية الصينية للعلوم الجيل الثاني من الساعات البصرية القائمة على أيونات الكالسيوم مع التبريد بالنيتروجين السائل، مما يُظهر دقة غير مسبوقة. بلغ إجمالي خطأ النظام 4.

4E-19 (4.4 في 10 مرفوع للقوة سالب 19)، مما يعني أن الساعة ستتأخر أو تتقدم بما لا يزيد عن ثانية واحدة كل 72 مليار سنة. نُشرت نتائج البحث في المجلة الدولية المرموقة Physical Review Letters.

الساعات البصرية هي نوع من الساعات الذرية تعمل في نطاق التردد البصري، وهو أعلى بكثير من ساعات الميكروويف الذرية التقليدية المستخدمة في أنظمة الملاحة الحديثة مثل GPS والتقنيات الملاحية الأخرى. يسمح التردد الأعلى بتحقيق دقة أكبر، حيث أن التغييرات الصغيرة في التردد لها تأثير أكبر على قياس الوقت. تطوير الساعات البصرية مهمة معقدة تتطلب التحكم الدقيق في عوامل متعددة، بما في ذلك درجة الحرارة والمجالات الكهرومغناطيسية والاهتزاز.

تستخدم الساعات الصينية الجديدة أيونات الكالسيوم المبردة بالنيتروجين السائل لتحقيق استقرار ودقة عاليين. الحبس الأيوني هو طريقة يتم فيها إمساك الأيونات في مكانها باستخدام المجالات الكهرومغناطيسية. يسمح التبريد بالنيتروجين السائل بتقليل الضوضاء الحرارية، التي يمكن أن تؤثر على دقة القياسات.

يشكل الخطأ المحقق وهو 4.4E-19 أعلى رقم تم تسجيله على الإطلاق للساعات البصرية، مما يجعلها الأكثر دقة في العالم. من الجدير بالملاحظة أن دقة الساعات الذرية ذات أهمية حاسمة للعديد من التقنيات الحديثة.

تستخدم أنظمة الملاحة العالمية مثل GPS و GLONASS ساعات ذرية على الأقمار الصناعية لتحديد الموقع بدقة عالية. تسمح الساعات الأكثر دقة بتحسين دقة الملاحة. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم الساعات الذرية في البحث العلمي، مثل اختبار النظريات الفيزيائية الأساسية ودراسة الموجات الثقالية.

لتطوير الساعات البصرية فائقة الدقة آثار بعيدة المدى. أولاً، فإنها تفتح إمكانيات جديدة للبحث العلمي الأساسي، مما يسمح للعلماء بإجراء قياسات أكثر دقة واختبار القوانين الأساسية للفيزياء بدقة غير مسبوقة. ثانياً، قد تؤدي إلى تطوير تقنيات جديدة في مجالات الملاحة والاتصالات والاستشعار.

على سبيل المثال، قد تسمح الساعات الأكثر دقة بإنشاء أنظمة GPS أكثر موثوقية ودقة، فضلاً عن تطوير أنواع جديدة من أجهزة الاستشعار للكشف عن المجالات الثقالية الضعيفة. تستثمر الصين موارد كبيرة في تطوير التقنيات المتقدمة، بما في ذلك الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمية والقياس المتقدم. يشهد تطوير أدق الساعات البصرية في العالم على هذه الجهود ويعزز موقع الصين كأحد الرواد في مجال العلم والتكنولوجيا.

في المستقبل، من المتوقع حدوث مزيد من الاختراقات في هذا المجال، والتي ستؤدي إلى إنجازات تكنولوجية جديدة واكتشافات علمية. تمثل الساعات البصرية الجديدة التي أنشأها العلماء الصينيون نقطة تحول تكنولوجية مثيرة تفتح آفاقاً جديدة للعلم والتكنولوجيا. ستتيح الدقة غير المسبوقة لهذه الساعات إجراء قياسات أكثر دقة وتطوير تقنيات جديدة واختبار القوانين الأساسية للفيزياء بثقة أكبر.