اختراع جديد قد يعني تغيير طول الثانية

نشرت صحف إخبارية غربية تقارير حول احتمال تغيير تعريف الثانية، الذي بقي ثابتا على مدى الخمسين عاما الماضية، وذلك بناء على دراسة علمية نشرت في الدورية العلمية "أوبتيكا"، التي تصدر عن "أوبتيكال سوسيتي"، أو جمعية البصريات في "ماساتشوستس".

وبحسب ما ترجمته "عربي21"، فإن فريقا ألمانيا من جامعة "فيزاكاليش تكنشي بنديسانشالت" في مدينة برونشفاغ أجرى البحث، بعد أن صمم ساعة ضوئية لا يتعدى فيها الخطأ في الوقت 0.2 نانو-ثانية في 25 يوما.

ويقول الأستاذ في الجامعة ومؤلف البحث عن الساعة كريستيان غرينبغ: "هو نظام معقد يعتمد على عشرات من أشعة الليزر، التي تحتاج لأن يضبط تذبذبها في الوقت ذاته، وينهار النظام أحيانا".

ويقوم فريق غرينبغ بتشغيل نظام زائد يمكنه الحفاظ على التوقيت حتى عندما ينهار النظام الضوئي الجديد، الذي يوفر الدقة المذكورة. 

ويعتقد الباحثون الذين عملوا على المشروع في ألمانيا بأنه لو كانت ساعتهم موجودة منذ نشأة الكون قبل 14 مليار عام لما أخطأت سوى بـ100 ثانية.

ومع أنه قد لا يبدو للشخص العادي أهمية هذه الدقة الكبيرة، إلا أن المزيد من الأنظمة التي تعتمد على دقة التوقيت يمكنها الاستفادة من ساعة أكثر دقة مما هو موجود الآن، مثل أنظمة "جي بي إس" وهو نظام تحديد الموقع العالمي.

فماذا كان تعريف الثانية في أربعينيات القرن الماضي 1/ 86400 من اليوم الشمسي "24 ساعة"، لكن عدم انتظام دوران الأرض يجعل هذا التعريف غير دقيق.

وأدرك العلماء بأنه يمكن لهم الحصول على دقة أفضل إن هم قاموا بقياس حركة جسم أكثر دقة، وهو ما قام به أستاذ الفيزياء في جامعة كولومبيا، الحائز على جائزة نوبل إيسيدور رابي، الذي استخدم ما يسمى رنين الشعاع الذري، ويتم عن طريق تعريض إلكترونات الذرة لإشعاعات ذات ترددات محددة، ما يجعل هذه الإلكترونات تقفز إلى مدار أعلى، ثم تعود إلى مدارها الأصلي، حيث إن هذه الذبذبة بين المدارين تقاس "كما كانت تقاس حركة البندول في الساعات القديمة"، لكنها أكثر دقة. كان هذا عام 1949، لكن بعد أن تطورت هذه الساعة الذرية، اتفق العلماء عام 1967 على إعادة تعريف الثانية، بحيث أصبحت: الوقت الذي ينقضي لتوليد 9192631770 ذبذبة إشعاعية ناتجة عن الانتقال بين مدارين في ذرة السيزيوم 133.

وهناك حوالي 400 ساعة ذرية في أنحاء العالم مرتبطة ببعضها عن طريق الأقمار الصناعية؛ للمحافظة على توقيت العالم، وتعد أفضل بمليون مرة من الساعات الفلكية.

ويقول غرينبغ: "إن وتيرة تطور الساعات الضوئية أصبحت سريعة، خاصة في السنوات الأخيرة، وهناك أكثر من مجموعة في أنحاء العالم تدفع بهذه الساعات نحو التطور"، ومع أنه يعتقد بأن التكنولوجيا لهذه الساعات لم تتطور بعد بما فيه الكفاية لتغيير تعريف الثانية، إلا أنه يعتقد بأن التغيير سيحصل في حياتنا.

كما أنه يرى بأن تطور هذه الساعات سيساعد نظام "جي بي أس" على أن يصبح أكثر دقة، ويساعد الطائرات بأن تصبح أكثر أمنا، وبأن تقوم أسواق المال بالتعامل مع عمليات تجارية أكثر في وقت أقل، بل إن التطبيقات لهذه الساعات أكبر مما نتصور.