מדענים יצרו את השעון המדויק בעולם

השעון החדש פועל באמצעות יון האלומיניום (אטום הטעון שלילית), והוא מדויק פי 2 מהשעון שהחזיק קודם לכן בשיא העולם ושהיה מבוסס על כספית. הוא יישאר מדויק לגמרי במשך 3.7 מיליארד שנים, ולא יוסיף או יגרע שנייה אחת מהשעה המכוונת - כך על פי ההערכות שפורסמו בכתב העת Physical Revie Letters.

השעון נוצר על ידי NIST, המכון הלאומי של ארצות הברית לתקנון ולטכנולוגיה, והוא מכונה "שעון אטומי" משום שהוא שואל את שיטת עיבוד המידע שלו מהמחשוב הקוונטי הניסיוני. הגרסה החדשה עולה על הגרסה הקודמת שהשתמשה באטום הכספית, אך גם על השעון הממלכתי של ארצות הברית (NIST-F1) שמבוסס על היסוד צזיום ולפיו נרשמת השעה הרשמית במדינה.

כך זה עובד: יון אלומיניום שלכוד בין שדות חשמליים רוטט בתגובה לקרינה אולטרא-סגולה שמשודרת עליו. קרינה זו בעלת אורך גל קצר מזה של קרינת מיקרוגל המשמשת בשעון ה-NIST-F1 האמריקני, דבר המסייע לחלק את הזמן ליחידות קטנות יותר ומביא לשיפור בדיוק.

ד"ר יואב בן דב, פילוסוף של המדע ומחבר הספר "תורת הקוונטים", מסביר: "השעון פועל באמצעות תנודות של גרעיני אטומים המכונות תנודות "קוונטיות" משום שמדובר בגלים. שעונים מסוג זה נקראים גם "שעונים אופטיים" מפני שהם עובדים בגלים קצרים יותר. לאטום יש מצבי אנרגיה שונים וכשהוא עובר ממצב למצב הוא פולט קרינה שניתן למדוד בהתאם למספר התנודות בשנייה. אם יודעים כיצד לספור את התנודות, הרי שמקבלים שעון.

מדובר במדידה די יציבה היות שהאטום הוא אותו אטום בכל העולם, שלא כמו המטר למשל, שהוא יחידת מידה יחסית. המטר הוגדר במאה ה-18 בצרפת כמרחק בין שני פסים על מוט מתכת, שנשמר עד היום בפריז. המטר הזה לא היה זהה לחלוטין למטר שנמצא באמריקה ולכן מידי פעם היה צריך להשוות ביניהם ולבדוק שהדיוק אכן נשמר. כשמסתמכים על האטום, שהוא אוניברסאלי, הדיוק גדול הרבה יותר. אמנם מודדים את תנודות האטום באופן קצת שונה בכל מקום, אבל הדיוק המושג הוא הטוב ביותר האפשרי".

המדענים מקווים כי לשעון החדש ולאלו שיבואו בעקבותיו ימצאו שימושים נוספים מלבד מדידה של זמן. כך למשל, הם יוכלו לשמש למדידת הקבועים היסודיים של הפיזיקה ויאפשרו לבחון את חוקי הפיזיקה השונים, כגון אלו שניסח אלברט אינשטיין בתורת היחסות שלו. הדור הבא של השעונים יוכל להוליד סוגים חדשים של מדי גרביטציה שבאמצעותם נחקור את יסודות כדור הארץ החבויים מתחת לפני האדמה. שימוש חשוב אחר הוא בתחום הניווט העצמי, כמו הנחתה של מטוסים באמצעות טכנולוגיית ה-GPS.

הנושא של מדידת זמן, מסביר ד"ר בן דב, מעורר שאלה פילוסופית: "זמן, כמו כל יחידה פיזיקלית אחרת, הוא בעצם יחסי, וגבול הדיוק של המדידה שלו נקבע בידי האמצעיים הטכנולוגיים הקיימים. כלומר, האמצעים הטכניים שבידינו הם שקובעים את יחידת הזמן והם אינם "מגלים" אותה. בימי הביניים הדיוק ביחידות הזמן לא היה חשוב כל-כך, אבל ככל שהמדע הולך ומתפתח נדרשת מדידה טובה יותר, מה שיוצר אתגרים לא פשוטים; כדי ששנייה תהיה אותה שנייה בארה"ב ובאירופה, צריך שהמדענים באירופה ימדדו אותה בדיוק באותו אופן כמו בארה"ב ויקבלו את אותה התוצאה, אלא שזה בלתי אפשרי לחקות אחד לאחד את הניסויים שנעשים בצד השני של העולם".