NIST-F4: Amerika’nın En Üst Düzey Atom Saati ve Küresel Zaman Standartları İçin Yeni Bir Adım

Colorado eyaletinde faaliyet gösteren ve gelişmiş teknolojisiyle dikkat çeken bir laboratuvarda tasarlanan NIST-F4, saniye tanımını belirleyen temel referans noktalarından biri olmaya aday. Uluslararası Standartlar ve Ölçü Birimleri Enstitüsü’ne (BIPM) bu ay içinde resmi olarak sunulan bu yeni saat, zaman ölçümünde devrim yaratacak nitelikte.

Atom titreşimiyle çalışan bu saat, günlük hayatta kullandığımız mekanik veya dijital saatlerden oldukça farklı. NIST-F4, zamanı, sezyum atomlarının doğal titreşimlerine göre hassas bir biçimde ölçüyor. Bu atomlar, lazer teknolojisi kullanılarak mutlak sıfır noktasına yakın sıcaklıklara kadar soğutuluyor ve kontrollü bir şekilde yukarı doğru fırlatılıyor. Atomlar, bu hareket sırasında mikrodalga ışınımı ile etkileşime giriyor ve belirli enerji seviyeleri arasında geçiş yapıyor. İşte bu enerji geçişleri, saatin “tik”lerini oluşturuyor. Her bir tik, saniyede tam olarak 9.192.631.770 kez tekrarlanıyor ve bu sayede zamanın en hassas biçimde ölçülmesi mümkün oluyor.

İnternet, GPS ve finans sektörleri bu saatlere bağımlı. Liz Donley, NIST Zaman ve Frekans Bölümü Başkanı, “Günlük hayatta milyarlarca kez kullanılan zaman sinyalleri, elektronik işlemlerden GPS uydu sistemlerine kadar pek çok kritik altyapının temelini oluşturuyor” ifadelerini kullandı. Bu yeni nesil atom saatleri, sadece saatleri değil, aynı zamanda küresel ölçekte milyarlarca dolar değerinde finans işlemlerini, navigasyon sistemlerini ve iletişim altyapılarını düzenleyen hayati bir referans kaynağıdır.

Yıllar süren gelişim ve iyileştirme çalışmaları ile ortaya çıkan NIST-F4, ilk olarak 1990’ların sonunda geliştirilen NIST-F1 modelinin bir devamı niteliğinde. Ancak 2016 yılında yaşanan teknik sorunlar ve performans düşüşleri, bilim insanlarını yeni ve daha gelişmiş bir saat tasarlamaya yöneltti. Bu kapsamda, saatlerin kalbinin oluşturduğu mikrodalga boşlukları, modern teknoloji kullanılarak sıfırdan yeniden inşa edildi. Yeni saat, bir insan saç telinin beşte biri kadar hassasiyetle ölçümler yapabiliyor ve bu da onun ultra yüksek doğruluk seviyesine ulaşmasını sağlıyor.

Gelişmiş sistemlerin çalışma prensibi konusunda uzman fizikçi Vladislav Gerginov, “Bir fıskiye saatini değerlendirmek oldukça karmaşık ve zaman alıcı bir süreçtir çünkü hata payına neredeyse hiç yer yok” diye belirtti. Şu anda NIST-F4, NIST-F3 ile eş zamanlı çalışmakta olup, böylece her zaman en az bir atom saati aktif durumda tutulabiliyor ve sistemin güvenilirliği sağlanıyor. Bu sayede, küresel zaman standardı olan UTC (Eşgüdümlü Evrensel Zaman) sistemine önemli katkılar sağlanıyor ve ABD’nin bu alandaki liderliği pekiştiriliyor.