ساعات نووية تتجاوز دقة أنظمة الوقت الذرية الحالية وتقترب من التطبيق العملي

تُعد تقنية الساعات النووية المستقبلية خطوة ثورية في عالم قياس الوقت، حيث تعد بتوفير دقة تفوق بكثير نظم الوقت الذرية التقليدية. مع تقدم الأبحاث، يُبرز عنصر الثوريوم 229 كمسار واعد لتحقيق قياسات زمنية نووية عملية وموثوقة، وذلك بفضل اختراقات حديثة في مجال الليزر والألياف الضوئية.

تقنيات جديدة تدفع حدود القياس النووي

نجح فريق علمي صيني بقيادة بان شيلي من معهد بكين للفيزياء والكيمياء في تطوير بلورة جديدة غلبت الأرقام القياسية العالمية في تحويل الضوء فوق البنفسجي، مما يُقربنا خطوة من تفعيل ساعات نووية ذات دقة عالية.
هذه البلورة، المشتقة من مركب البوروبورات الفلوراني، تُمكن من تحويل شعاع الليزر إلى طول موجي يبلغ 145.2 نانومتر، متجاوزة الرقم السابق البالغ 150 نانومتر المسجل منذ تسعينيات القرن الماضي.
يُعد هذا الطول الموجي القصير ضروريًا لتحقيق متطلبات الساعات النووية المحمولة فائقة الدقة، والتي يتم تطويرها في الولايات المتحدة والصين ودول أخرى.

أهمية الساعات النووية وتطبيقاتها المستقبلية

تُعد الساعات النووية تطورًا نوعيًا مقارنة بالساعات الذرية التقليدية، فهي تعتمد على اهتزازات نوى الذرات بدلاً من الاهتزازات الإلكترونية.

• مزاياها:
  • استقرار أعلى، أقل تأثرًا بالحرارة والاهتزازات الخارجية والمجالات المغناطيسية.
  • دقة تتراوح بين 10 إلى 1000 مرة أكثر من الساعات الذرية الحالية.
• استخداماتها المحتملة:
  • تحسين أنظمة الملاحة، خاصة في المناطق التي تتعذر فيها أنظمة GPS العمل بكفاءة، مثل الفضاء العميق والمحيطات.
  • السماح للمركبات البحرية بالغوص دون الحاجة إلى الصعود للسطح لتحديث الموقع، مما يعزز سرية العمليات.
  • تمكين الملاحة المستقلة في الفضاء، باستخدام إشارات من النجوم أو نبضات النجوم النابضة كمصادر مرجعية.
  • تقوية الأمان ضد التشويش والتلاعب في أنظمة الملاحة، خاصة خلال فترات الحرب.

تحديات وتطورات تقنية

اعتمد الفريق البحثي على عنصر الثوريوم 229، الذي يُعرف بمرونته في الاهتزاز عند مستويات طاقة منخفضة، مما يسهل قياسه ومراقبته.
لكن قياس هذا العنصر يتطلب ليزر فوق بنفسجي بدقة عالية جدًا، بطول موجي حوالي 148.3 نانومتر، وهو أمر كان من الصعب تحقيقه سابقًا.
الآن، تمكنت البلورة الجديدة من تحويل الليزر إلى 145.2 نانومتر، رغم أنها لا تزال قصيرة بما يكفي لتحقيق الهدف، إلا أنها خطوة مهمة نحو تطوير ساعات نووية عملية.

الآفاق المستقبلية وتأثيرات التكنولوجيا

تشير الأبحاث إلى أن العمل على تطوير هذه البلورة يفتح الباب أمام تطبيقات مهمة، منها:

• جعل الصواريخ غير قابلة للتشويش أو التمويه عبر أنظمة الملاحة.
• تمكين استكشاف الفضاء بشكل مستقل، بدون الحاجة إلى تصحيحات من الأرض.
• استخدام إشارات النجوم كمصادر مرجعية للملاحة الفضائية.
• تحسين شبكات الاتصالات المستقبلية عبر دقة زمنية أعلى، مما يُسهم في تسريع الإنترنت وتحسين أدائه.

على الرغم من أن الساعات النووية لن تُحل محل نظام GPS بشكل كامل، إلا أنها ستقلل من الاعتماد عليه، خاصة في ظروف التعرض للتشويش، أو في البيئات التي يصعب فيها استخدام الأقمار الصناعية.

ساعات نووية فريدة تقربنا من مستقبل دقيق وموثوق لقياس الوقت

تابعوا TechRadar على جوجل نيوز واحصلوا على أحدث الأخبار والتقارير والتقييمات من مصادر موثوقة لمساعدتكم على البقاء على اطلاع بأحدث التطورات التكنولوجية.