Bilim İnsanları, Kara Maddeyi Tespit Edebilecek Bir Saat Geliştirdiler

Zaman algısı insanlık için oldukça önemli. Geçmiş, gelecek gibi kavramları kurgulayabilme becerisi türümüzü hayatta tutan en önemli becerilerden birisi olmuştur. Bu yüzden de zamanı bilme konusunda takıntılı bir ırkız; yıldızlara bakıp kabaca mevsim tahmini yaptığımız günlerden, saatleri her yere tıkıştırdığımız günlere geldik.

Zamanın varlığını bilmek kadar, zamanı doğru ölçmek de önemli. Kolumuza takıp gezdiğimiz saatlere pek benzemeyen iki atomik saat geliştiren bilim insanları, bu saatleri o kadar iyi yapmış ki saatlerde zaman kayması olması için 15 milyar yıl geçmesi gerekiyor.

Çarşamba günü Nature dergisinde yayınlanan makalede tanıtılan atomik saatler, lazer ışınlarından oluşturulmuş bir optik kafesin içinde yer alan iterbiyum atomlarından oluşuyor. Her atomun kendi sabit titreşim aralıkları var. Saatte bulunan iterbiyum atomlarının enerji seviyesi değişimleri saatin “tik-tak”larını yaratıyor. Aynı zamanda araştırmacılara da enerji geçişini izleme şansı veriyor.

Maryland’de bulunan Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) iki atomik saati karşılaştırdığı bir test yaptı. Testler üç kıstasa göre değerlendirildi: Sistematik bilinmezlik, dengelilik ve tekrar üretilebilirlik.

NIST’e açıklama yapan proje lideri Andrew Ludlow, bu üç ölçümün atomik saatler açısından “performansın royal flush’ı” olduğunu söyledi. Ludlow’a göre iki tane saat yapılması önemli çünkü ilk defa bir saatin performansının, dünyanın yerçekimine bağlı olduğu ispatlanmış oldu.

Yerçekimi ve Zaman?

Einstein’in Görelilik Teorisi’ne göre yerçekimi zamanı etkileyen önemli bir faktör. Uzay zamanını kasnağa gerilmiş devasa bir çarşafa benzetirsek, çarşafın ortasına koyulan her cisim kütlesi oranında aşağı sarkma yaratacaktır. Yerçekimi dediğimiz şeyin aslında kütle çekim olduğunu ve büyük kütlelerin zamanı da büyük oranda büktüğünü göz önüne alırsak, dünyadaki zamanın ancak dünyanın uzay zamana etki edebildiği kadar büküldüğünü anlarız. Yıldızlararası filminde yerçekiminin çok yüksek olduğu su gezegende geçen bir saatin dünyada yedi yıla tekabül etmesi de bu yüzden.

Saatle Kara Madde Ölçmek

Fizikçiler, Einstein’ın teorisini kendi faydalarına kullanıyorlar. Şöyle ki, dünya saatiyle 15 milyar yılda bir defa sapan bir saatimiz var. Bu saatin tik takları ise dünyanın kütle çekiminin etkisine göre belirlenmiş. Bu cihazı uzaya gönderirsek ne olur? Tik takların süresi değişir. Yani ölçülen şey artık uzay-zaman haline gelmiş olur. Bu yüzden de bu atomik saatle yerçekimi dalgalarını veya kara maddeyi ölçümlemek mümkün.

Eylül ayında da Cryoclock adlı bir saat ortaya çıkmıştı. O saat biraz daha farklıydı ve radar iletişimlerinde kullanılacaktı.

Dünya aynı anda hem analog saat okuyamayan eğitimli insanlarla hem de saatle kara madde ölçebilen insanlarla dolu, ilginç bir yer. İterbiyum kafesli optik saatlerimizi yörüngede ya da uzayda görmemiz ise sadece zaman meselesi.