Sussex Üniversitesi‘ndeki Acil Fotonik Laboratuvarı’ndaki (EPic Lab) bilim insanları; ileri teknoloji lazer ışınını kullanarak gelecekte uydu haritalamaya olan talebi azaltabilecek, atomik saati geliştirdi.
Şu anda İngiltere, tüm dünyada kullanılan telefonlarda ve araçlarda sahip olduğu uydu haritalandırması için ABD ve AB’ye güveniyor. Bu da kullanıcıları uluslararası politikanın uydu sinyallerinin mevcudiyetine karşısında savunmasız hale getiriyor.
Sussex Üniversitesi Matematiksel ve Fizik Bilimleri Yüksekokulu’ndaki EP Laboratuvarı’ndan Dr. Alessia Pasquazi: “Taşınabilir bir atom saati ile, örneğin bir ambulans tünelde iken haritalarına hala erişebilecek veya banliyö treni; karada iken ya da kırsal kesimde cep telefonu sinyali olmadan rotalarını planlayabilecek. Taşınabilir atomik saatler, bulunduğunuz yere ve planlı rotaya ihtiyaç duyulmadan erişimi son derece hassas bir coğrafi haritalama biçimi üzerinde çalışacak.
Atılımımız saatin % 80’inden sorumlu olan kısmın verimliliğini arttırıyor. Bu bizi GPS gibi uydu haritalamasının yerini alan taşınabilir atomlu saatlerin, 20 yıl içinde gerçekleşebilecek GPS gibi görmeye bir adım daha yaklaştırıyor. Bu teknoloji insanların günlük yaşamını değiştirecek.”
Optik atomik saatler, her on milyar yılda bir saniyeden daha az kaybedilen zaman ölçüm cihazlarının en üst noktasında. Ne yazık ki, onlar yüzlerce kilo ağırlığında, büyük cihazlardır. Ortalama bir kişinin kullanabileceği en uygun pratik bir işleve sahip olmak için; büyük ölçekli saatlerin doğruluğunu ve hızını koruyarak boyutlarının büyük ölçüde azaltılması gerekir.
Optik bir atom saatinde referans (geleneksel bir saatteki sarkaç) doğrudan bir odaya konan tek bir atomun kuantum özelliği ile türetilir: Saniyede yüz trilyon kez salınan bir ışık ışınının elektromanyetik alanıdır. Bu hızda çalışmak için gereken saat sayma elemanı, Optik Frekans Tarağı’dır.*
Mikro-taraklar; optik mikro-rezonatörler adı verilen küçük cihazlardan yararlanarak frekans taraklarının boyutunu düşürür. Bu cihazlar, frekans taraklarının tüm potansiyelini kompakt bir biçimde gerçekleştirme vaadiyle, son on yılda dünya çapında bilim dünyasının hayal gücünü yakaladı. Bununla birlikte, bunlar hassas bir cihazdır, çalışmak için karmaşıktır ve tipik olarak pratik atomik saatlerin gereksinimlerini karşılamamaktadır.
Nature Photonics Dergisi‘nde ayrıntılı olarak açıklanan bir makalede EPic Lab’deki atılım, ‘lazer boşluğu çözümü’ adı verilen benzersiz bir dalga türüne dayanan son derece verimli ve sağlam bir mikro tarak gösterisidir.
Pasquazi: “Matematik ve fizikte, bir soliton, sabit bir hızla yayılırken şeklini koruyan, kendini güçlendiren bir yalnız dalga paketidir. Solitonlar, ortamdaki doğrusal olmayan ve dağıtıcı etkilerin iptal edilmesinden kaynaklanır. Tsunamiler, örneğin, su solitonlarıdır. İnanılmaz mesafeler için bozulmadan seyahat edebilirler; 2011’deki Japonya depreminden sonra, bir kısmı kıyıya kadar ulaşmışlardı.”
Pasquazi ve ekibi; Hualong Bao tarafından yapılan deneylerde su kullanmak yerine; bir çip üzerinde küçük bir oyukta sınırlı ışık darbeleri kullanıyor. Bu ayırt edici yaklaşımlarının amacı, kullanılan çipi optik fiberlere dayanan bir lazer içine yerleştirmek ve interneti evlere kadar sunmak.
Bu kombinasyonda hareket eden çözüm; mikro boşlukların birçok renk üretme kabiliyetinden tam olarak faydalanmanın yanı sıra, darbeli lazerlerin kontrolünün sağlamlığını ve çok yönlülüğünü de sunuyor.
Sussex Üniversitesi Epic Lab Üniversitesinden Profesör Marco Peccianti: “Profesör Matthias Keller’in araştırma grubu tarafından Sussex Üniversitesi’nde geliştirilen ultra kompakt atomik referans (veya sarkaç) ile cihazımızın entegrasyonunu tamamlayabileceğiz. Gelecekte zaman sayma yöntemimizde devrim yaratabilecek taşınabilir bir atom saati geliştirmeyi planlıyoruz.
Gelişimimiz, pratik atomik saatlerin üretiminde atılmış önemli bir adımı temsil ediyor. 20 yıl içinde telefonunuzda, sürücüsüz araçlarda ve insansız hava araçlarında bulunabilir. “
*Optik Frekans Tarağı: Aynı anda, aynı frekansta eşit aralıklarla birçok kesin renk yayan çok özel bir lazer.
