ساعت اتمی را معمولاً به‌واسطه دقت بالای آن می‌شناسند و کمتر کسی از کاربردهای آن و مسئله جدیدی که به لطف آن برملا شد، باخبر است. در این مقاله در ابتدا با نحوه کار ساعت‌های مختلف و این ساعت خاص آشنا می‌شویم و پس از آن به خدمت بزرگ و جدید این دستگاه خاص می‌پردازیم.
انواع ساعت‌ها
از زمان زندگی بشر انواع ساعت‌ها ساخته شده‌اند. انسان در ابتدا به کمک ستارگان و خورشید زمان‌های روز را اندازه‌گیری می‌کرد و پس از آن انواع ساعت‌های شنی، آبی، مکانیکی، دیجیتال، کوارتزی، اتمی و نوری و غیره ساخته شدند. دو ساعت بسیار معروف ساعت کوارتزی و اتمی هستند که با نحوه کار هر کدام در ادامه آشنا می‌شویم.
نحوه کار ساعت کوارتزی
نحوه کار ساعت‌ها عموماً بر مبنای ضربه است. به‌وسیله ماده داخل هر ساعت، با ضربات و حرکاتی که دارد، زمان محاسبه می‌شود. در ساعت‌های کوارتزی از سنگ کوارتز بدین منظور استفاده می‌شود. در این ساعت‌ها الکتریسیته به کوارتز انرژي می‌دهد و همین موضوع، لرزش‌هایی به کوارتز وارد می‌کند. این سازوکار دقت بالایی به این ساعت‌ها داده و هر ۹۰ هزار سال، یک ثانیه را از دست می‌دهد.
ساعت اتمی چیست؟
در این مدل از ساعت‌ها، از اتم برای محاسبه زمان استفاده می‌کنند؛ درنتیجه جزو دقیق‌ترین ساعت‌های جهان هستند. دقت ساعت‌های اتمی برابر با ازدست‌دادن یک ثانیه در هر ۱۳۸ میلیون سال است. ماده به‌کاررفته به‌جای کوارتز در این ساعت‌ها، اتم سزیم است. سزیم عنصری است که نه نادر و نه فراوان است؛ اما قیمت آن مقداری از طلا بیشتر است.
برای این کار اتم‌های سزیم ساعت اتمی را در کوره داغ می‌کنند و پس از آن، دو دسته اتم، یکی با انرژی بالا و دیگری با انرژی کمتر جدا می‌شوند. پس از آن، این اتم‌ها را از یک آهنربا عبور می‌دهند که طی این فرایند، این دو دسته از یکدیگر جدا می‌شوند. پس از این حالت، با تابش پرتوهایی به اتم‌های کم‌انرژی، سطح انرژی آنها بیشتر می‌شود و بعد از کم‌انرژی شدن دوباره، این چرخه تکرار می‌شود. به این شکل، به کمک ارتعاش اتم‌ها، زمان دقیق محاسبه می‌شود.
کشف جدید به کمک ساعت اتمی
یکی از اسرار هستی مربوط به ماده تاریک است. به‌احتمال زیاد چیزی در حدود ۸۵ درصد جهان از این ماده تشکیل شده است؛ اما کسی قادر به دیدن آن نیست؛ چون با نور و الکترومغناطیس ارتباط برقرار نمی‌کند. طبق گفته دانشمندان ابری این ماده، کهکشان‌ها را احاطه کرده است؛ ولی تنها با اثری که روی نیروی گرانش می‌گذارد قابل‌درک است. در خصوص کشف ماده‌ای که خاصیت مغناطیسی آن با تابش نور بیشتر می‌شود، مطلبی آماده شده است که در لینک مربوطه می‌توانید آن را بخوانید.
دانشمندان اخیراً متوجه شدند که این ماده روی سرعت ساعت اتمی اثر می‌گذارد. مقدار این اثر آن‌قدر ناچیز است که تنها با یک دستگاه قوی همچون این ساعت‌ها قابل‌اندازه‌گیری است. ماده تاریک همانند یک موج عادی، هنگام عبور از پروتون‌ها و الکترون‌های ساعت‌های اتمی، ضربه ریزی به آنها وارد می‌کند.
با تنظیم دو ساعت که یکی به امواج آلفا حساس بوده و دیگری نباشد، این مقدار به شکل دقیق‌تر محاسبه می‌شود و به این شکل، برای اولین بار، وجود و مقدار تاثیر ماده تاریک در جهان، قابل اندازه‌گیری و توجیه شد.
سخن آخر
ساعت اتمی، یک نوع از ساعت‌های بسیار دقیق هستند که به‌خاطر کار با اتم‌های سزیم و ارتعاش ذرات اتم بسیار دقیق عمل می‌کند. تاکنون وجود و اندازه‌گیری تأثیر ماده تاریک در جهان ممکن نبود؛ اما به کمک این ساعت‌ها و کشف جدید محققان این موضوع میسر شد و دریچه جدیدی به روی درک بهتر کیهان برای جهانیان باز شد.
