المفهوم الكامل للوقت من صنع الإنسان. لكن هل تساءلت يومًا كيف تطورت الساعات من الساعات الرملية وقراءة الظلال التي يلقيها الشمس باستخدام الساعة الشمسية؟  بفضل اختراع بسيط، يمكننا قياس الوقت بشكل أكثر كفاءة. 

الساعة الذرية أو ساعة المنطق الكمومي هي نوع من أجهزة قياس الوقت المعروفة بدقتها. أحد الإصدارات هو ساعة المنطق الكمومي المعروفة بأنها دقيقة جدًا. ستفقد ثانية واحدة فقط بعد 33 مليار سنة.

الساعة الذرية

يمكن إرجاع الفضل لأستاذ جامعة كولومبيا يدعى إيزيدور رابي كالمؤيد الأول الذي أدى إلى إنشاء الساعة الذرية. في ثلاثينيات القرن الماضي، طور تقنية الرنين المغناطيسي لحزمة الذرات. سمحت هذه الطريقة بقياس الخصائص المغناطيسية للذرات ومتابعة قياس دوران البروتونات في نواة الذرة. (Source: NCBI)

سمحت تقنية رابي بفهم أعمق لكيفية عمل الذرات. أدت هذه التقنية إلى إنشاء أول ساعة ذرية في عام 1949. أنشأت الإدارة الوطنية للمقاييس، التي تُعرف الآن بالمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا أو NIST، أول ساعة ذرية.

تعمل الساعة الذرية من خلال قياس عدد اهتزازات بعض الذرات. ثم يُحوَّل ذلك إلى قياس للوقت. السبب في دقة الساعات الذرية هو أن ترددات الرنين للذرات المحددة ثابتة بشكل لا يصدق. لا تتأثر الترددات بالقوى الخارجية مثل تغيرات الحرارة. (Source: How Stuff Works)

تم إنشاء عدة إصدارات من الساعة الذرية باستخدام جسيمات ذرية مختلفة. استخدمت النسخة الأولى جسيمات الأمونيا، بينما استخدم NBS-1، الذي بُني في عام 1952، ذرات السيزيوم. في عام 1968، تم إنشاء NBS-4. كانت أكثر الساعات الذرية دقة التي استخدمها NIST حتى التسعينيات.

في عام 1999، تم استبدال NBS-4 بـ NIST-F1، الذي يفتخر بدقة فقدان ثانية واحدة بعد 20 مليون سنة. في عقد 2010، طور العلماء ساعة مختلفة أكثر دقة من الساعة الذرية.

تفتخر ساعة المنطق الكمومي بدقة فقدان ثانية واحدة بعد 3.7 مليار سنة. يعني ذلك أنها ستفقد ثانية واحدة فقط بعد تكوين 2.5 كون ثم انقراضهما. تستخدم هذه الساعة أيون ألومنيوم واحد فقط، مقارنةً بذرة السيزيوم في الساعة الذرية. (Source: Wired)

الاستخدامات العملية للساعة الذرية

هناك عدة استخدامات عملية للساعة الذرية لسنا على دراية كاملة بها

GPS

جميع أقمار GPS الصناعية تحتوي على عدة ساعات ذرية تساعدها في توفير مواقع دقيقة. هذا مهم للملاحة الفضائية وكذلك للاتصالات بين أقمار GPS.

Banks

تحتاج البنوك إلى ساعات دقيقة لضمان طوابع الوقت والتاريخ للمعاملات عالية التردد. تخيل لو أن سوق الأسهم لم يكن لديه ساعات دقيقة للغاية. لن يكون سوق الأسهم مزدهرًا كما هو الآن دون مساعدة الساعات الذرية.

مزودي الاتصالات

هل لاحظت خيارًا على هاتفك المحمول لضبط الوقت وفقًا لوقت مزود الخدمة؟ يستخدم مزودو الاتصالات الساعات الذرية لضمان توفير وقت دقيق لمستخدميهم بغض النظر عن المنطقة التي يتواجدون فيها في العالم. (Source: Online Sciences)