أعلنت مجموعة بحثية من مركز VTT MIKES عن تحقيق رقم عالمي جديد في قياس التردد باستخدام الساعات الضوئية ، لتخطو البشرية خطوة كبيرة نحو تحديث التعريف الدولي لوحدة الزمن: الثانية.

هذا التقدم قد يمهّد لاعتماد الساعات الضوئية بديلاً للساعات الذرية التقليدية المبنية على ذرات السيزيوم.

الدراسة نُشرت في مجلة Physical Review Applied ونقلها موقع Наука Mail.

ما هي الساعات الضوئية؟

الساعات الضوئية هي نوع متطور من الساعات التي تقيس الزمن عبر رصد الاهتزازات الدقيقة داخل الذرات أو الأيونات باستخدام أشعة الليزر.

في هذه الدراسة، استخدم الباحثون:

ساعة تعتمد على أيون واحد من عنصر السترونشيوم (⁸⁸Sr⁺)

وهو عنصر معروف بثباته العالي، ما يجعله مثالياً لقياسات الزمن فائقة الدقة.

تفاصيل التجربة: دقة غير مسبوقة

1. قياس التردد بدقة تصل إلى 7.9×10⁻¹⁹

هذا الرقم يُعد واحداً من أدنى معدلات الخطأ التي سُجلت في تاريخ الساعات العلمية.

2. مقارنة مستمرة لمدة عشرة أشهر

خلال هذه الفترة الطويلة:

عملت الساعة بدون أي أعطال في 84% من الوقت.

وصلت دقّة القياس النهائي للتردد إلى 9.8×10⁻¹⁷.

3. ليست الساعة هي حدود الدقة… بل الساعات الذرية التقليدية

الحد الأقصى للدقة الآن لم يعد مرتبطاً بالساعات الضوئية، بل بمعايير السيزيوم التي يعتمد عليها التعريف الحالي للثانية.

لماذا هذا الإنجاز مهم؟

ساعات السترونشيوم الضوئية أكثر استقراراً بحوالي 100 مرة من الساعات الذرية القياسية.

وهذا يعني:

إمكانية جعل مفهوم “الثانية” أكثر دقة في المستقبل.

تحسين أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية.

تحسين القياسات العلمية الحساسة مثل مراقبة تغيرات الجاذبية والأبحاث الكونية.

فتح الباب لتطوير شبكة توقيت عالمية أكثر قوة واستقراراً.

كيف تعمل هذه الساعات؟ (باختصار مبسّط)

يستخدم الباحثون:

ليزراً فائق الثبات لضبط ترددات الذرة.

سلسلة ترددية (frequency comb) لتحديد التردد بدقة.

مازر هيدروجيني مرجعي.

مستقبلات GNSS للمقارنة مع التوقيت الذري الدولي.

الصورة المنشورة في الدراسة تشرح مستويات طاقة السترونشيوم وكيفية ربط الليزر بأنظمة القياس المختلفة.

تأثير الإنجاز على مستقبل الوقت الدولي

يشير العلماء إلى أن: استقرار الساعات الضوئية أصبح الآن عالياً بما يكفي لتغيير التعريف الرسمي للثانية خلال السنوات العشر المقبلة.

ففي عالم يعتمد على الدقة، من الإنترنت إلى الأقمار الاصطناعية، يعد هذا التقدم أساسياً للتطور التقني المقبل.