كيف تبحث ذرات الإيتربيوم عن قوى جديدة في الطبيعة ⚡ экспресс
حقق الفيزيائيون ساعات ذرية فائقة الدقة باستخدام الإيتربيوم، بعد أن وجدوا طولًا موجيًا "سحريًا" تجعل عنده الذرات أقل تشتتًا. بمقارنة نظائر مختلفة (ذرات ذات أوزان نوى مختلفة)، بحثوا عن انحرافات في تردداتها. يشبه ذلك فحص مسطرة: هل انحنى المقياس بسبب قوى مجهولة؟ ألن تصبح الساعات بذلك كاشفًا للفيزياء الجديدة؟
لكل ذرة "صوتها" الخاص — تردد الضوء الذي تُصدره. وبين النظائر — وهي ذرات تختلف في عدد النيوترونات — تختلف الأصوات قليلاً. الأمر أشبه بجوقة: إن كنت تعرف النوتة الموسيقية بدقة، فإن أي نشاز بسيط يكشف عن تدخل خارجي. مخطط كينغ هو وسيلة لمقارنة مدى تناغم نغمتين من نظيرين مختلفين. هذا التحليل هو اختبار طيفي قوي يتجاوز حدود النموذج القياسي، وبإمكانه التقاط حتى جسيمات المادة المظلمة.
أثناء العمل مع الإيتربيوم، وجد الفيزيائيون طولاً موجياً "مثالياً" يعمل كميكروفون مثالي: لا يضيف ضوضاء ويسمح بسماع أدق التفاصيل. وبقياس أربعة أزواج من النظائر، بنوا مخطط كينغ ثلاثي الأبعاد. والانحناء الذي كان يُعتقد سابقاً أنه تلميح لفيزياء جديدة، تبيّن أنه ناتج عن بيانات مرجعية غير دقيقة حول النوى. بلغت دقة القياس مبلغاً جعلها لو طُبقت على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لأمكن تحديد الإحداثيات بهامش خطأ لا يتجاوز جزءاً من المليمتر. لم نعثر على قوة جديدة، ولكن الطريقة نُقّيت: لقد أصبحت كاشفاً فائق الدقة للمجهول.
🎯 تم قياس تردد الانتقالات الذرية في الإيتربيوم بدقة تصل إلى 18 خانة عشرية. لو استخدم نظام GPS ساعات بهذه الدقة، لتحديد المواقع بدقة ملليمترات.