Yenilikçi Atom Saati Teknolojisi NIST-F4, Zamanı 140 Milyon Yıl Boyunca Yalnızca Bir Saniyede Kaybediyor

NIST-F4 adı verilen bu sezyum çeşme saati, mikrodalga ışını altında yükselip alçalan sezyum atomlarının hareketlerine dayanıyor. Bilim insanlarının açıklamasına göre, bu saat dinozorların yaşadığı 100 milyon yıl önce çalışmaya başlasaydı, bugün sadece bir saniyeden daha az sapma gösterirdi.

Yeni sistemin ayrıntıları Metrologia adlı bilimsel dergide yayımlandı. NIST-F4, 2025 Nisan ayı itibarıyla çalışır durumda ve Dünya Koordinatlı Zamanı (UTC) sistemine dahil olmak üzere onay sürecinden geçiyor. Dünya genelinde UTC’yi tanımlayan yaklaşık 450 saat bulunuyor.

NIST’in Zaman ve Frekans Bölümü Başkanı Liz Donley, bu sinyallerin günlük hayatta milyarlarca kez kullanıldığını belirtti. Donley, saatlerin sadece saatleri ayarlamak için değil, aynı zamanda trilyonlarca dolarlık elektronik finansal işlemleri zaman damgalamak için de kritik rol oynadığını söyledi.

NIST-F4, lazerle neredeyse mutlak sıfıra kadar soğutulan binlerce sezyum atomundan oluşan bir çeşme saati. İki lazer ışınıyla yukarı doğru fırlatılan atomlar, ardından kendi ağırlıklarıyla düşerken mikrodalga ışınına maruz kalıyor. Bu süreçte atomların saniyede 9.192.631.770 kez titreşmesi, uluslararası saniyenin tanımını oluşturuyor.

Ancak bu işlemi güvenilir hâle getirmek kolay değil. Bilim insanları, atomların titreşimlerini etkileyebilecek her türlü küçük gürültü kaynağını hesaba katmak zorundaydı. Bunlar arasında kuantum etkileşimleri, mikrodalga sızıntıları ve lazerlerin oluşturduğu elektromanyetik alanların bozulmaları yer alıyor.

NIST ekibi 2020 yılında bu saat üzerinde çalışmaya başladı. Kurumun ilk çeşme saati olan NIST-F1, restorasyon amacıyla devre dışı bırakıldıktan sonra, yeni nesil sistem için mikrodalga boşluğu sıfırdan inşa edildi.

NIST fizikçisi ve çalışmanın ilk yazarı Vladislav Gerginov, bu tür saatlerin değerlendirme sürecinin oldukça yavaş ve titiz yürütülmesi gerektiğini belirtti. Ekip, sistematik belirsizliği 2,2×10⁻¹⁶ seviyesine kadar düşürmeyi başardı. Bu, saatin yaklaşık 140 milyon yılda yalnızca bir saniye kaybetmesi anlamına geliyor.

NIST-F4, öncüsü NIST-F3 ile birlikte çalışacak. Yeni saat, zamanın yaklaşık yüzde 90’ında aktif olacak ve en az bir saatin her zaman çalışır durumda olması sağlanacak. Her iki saatten elde edilen veriler, UTC kalibrasyonu için BIPM’e düzenli olarak gönderilecek.