Çinli Bilim İnsanları GPS’siz Navigasyonu Mümkün Kılacak Kritik Kristali Geliştirdi
Teknoloji Haberleri - Çin’in Xinjiang bölgesinde görev yapan bir araştırma ekibi, GPS’siz navigasyon teknolojilerinde çığır açabilecek yeni bir kristal geliştirdiklerini duyurdu. Bu kristal, geleceğin ultra hassas zamanlama cihazları olarak görülen toryum-229 nükleer saatleri için gerekli olan yüksek yoğunluklu morötesi ışığı üretebiliyor. Söz konusu saatler, özellikle okyanusların derinliklerinde veya gezegenler arası boşlukta GPS sinyallerine bağımlı kalmadan hassas konum belirlemeyi mümkün hale getirebilir.
Navigasyon sistemlerinin temelinde aslında son derece hassas bir zaman ölçümü yatıyor. Akıllı telefonlarımız dahi uydulardan gelen sinyallerin varış süresini hesaplayarak nerede olduğumuzu tespit ediyor. Bu prensip, zamanı ne kadar isabetli ölçerseniz konumunuzu da o kadar doğru belirleyebileceğiniz anlamına geliyor. Bugün bu amaçla atom saatleri kullanılıyor; bu saatler, atomların etrafında dönen elektronların titreşimlerini sayarak saniyeleri milyarlarca parçaya bölebiliyor. Ancak bilim dünyası şimdi bir adım daha ileriye, nükleer saatlere odaklanmış durumda.
Nükleer Saatler Atom Saatlerinden Neden Daha İyi?
Nükleer saatler, elektronların değil doğrudan atom çekirdeğinin titreşimlerini referans alıyor. Bu yaklaşımın en büyük avantajı, atom çekirdeğinin elektronlara kıyasla dış etkenlere karşı çok daha dayanıklı olması. Sıcaklık değişimleri, manyetik alanlar veya mekanik titreşimler nükleer saatlerin hassasiyetini neredeyse hiç etkilemiyor. Yapılan teorik hesaplamalar, olgunlaşmış bir nükleer saatin mevcut en iyi atom saatlerinden 10 ila 1000 kat daha hassas olabileceğini gösteriyor. Bu seviyedeki bir hassasiyet, özellikle sivil ve askeri navigasyon sistemleri için devrim niteliğinde.
Bu teknolojinin merkezinde ise toryum-229 adı verilen özel bir izotop bulunuyor. Toryum-229 çekirdeği, diğer atomlara kıyasla çok düşük bir enerji seviyesinde titreştiği için lazerlerle uyarılması ve ölçülmesi teknik olarak mümkün. Fakat burada kritik bir zorluk var: Toryum çekirdeğini harekete geçirmek için dalga boyu tam olarak 148.3 nanometre civarında olan son derece saf bir ultraviyole lazere ihtiyaç duyuluyor. İşte Xinjiang Teknoloji Üniversitesi Fizik ve Kimya Laboratuvarı’ndan Prof. Pan Shilie liderliğindeki ekibin geliştirdiği florlu borat bileşiği tam da bu noktada devreye giriyor.
30 Yıl Sonra Gelen İlk Somut İlerleme
Araştırmacıların ürettiği yeni kristal, lazer ışığını 145.2 nanometre dalga boyuna kadar düşürmeyi başarıyor. Bu değer, hedeflenen 148.3 nanometrenin bir miktar altında olsa da daha önce 1990’lardan beri kırılamayan 150 nanometre sınırının aşılması anlamına geliyor. Yani bilim dünyası bu alanda yaklaşık 30 yıl sonra ilk kez somut bir ilerleme kaydetmiş oldu. Prof. Pan ve ekibi, sonuçları prestijli bilim dergisi Advanced Materials‘da yayımladı.
Elbette bu gelişme nükleer saatlerin hemen yarın kullanıma gireceği anlamına gelmiyor. Hâlâ aşılması gereken önemli bariyerler var. Örneğin toryum-229 izotopu doğada son derece az bulunuyor ve üretimi oldukça zahmetli. Dünya genelinde bu malzemenin toplam stokunun sadece 40 gram civarında olduğu tahmin ediliyor. Ayrıca kristalin kararlı bir şekilde çalışması için ortam sıcaklığının milyonda bir derece hassasiyetle kontrol edilmesi gibi çok katı fiziksel gereklilikler mevcut. Yine de bu buluş, nükleer saat araştırmalarında çok kritik bir eşiğin aşıldığını gösteriyor. Teknoloji Haberleri - Teknoloji Medya
