<p class='article-text'>تمكن علماء في المركز الكمي للتقنيات بجامعة سنغافورة الوطنية من تطوير ساعة ذرية تعتمد على عنصر اللوتيتيوم، وحققت مستوى غير مسبوق من الدقة، في إنجاز قد يمهد الطريق لإعادة تعريف الثانية مستقبلاً، وقياس تأثير الجاذبية بدقة تصل إلى فروق ارتفاع لا تتجاوز بضعة مليمترات.</p><p class='article-text'>وأظهرت النتائج المنشورة في مجلة " طبيعة"،  أن الساعة استطاعت قياس تردد انتقال ذري حتى 19  منزلة عشرية، مع عدم يقين بلغ 1 × 10⁻¹⁹، وهو أدنى مستوى مُعلن عنه حتى الآن لساعة ذرية بصرية.</p><p class='article-text'>وقال قائد الفريق البحثي، موراي باريت، الباحث الرئيسي في المركز الكمي وأستاذ الفيزياء المشارك بجامعة سنغافورة الوطنية: «أعتقد أن ما لدينا الآن هو أدق ساعة في العالم».</p><h2>تردد ثابت</h2><p class='article-text'>تعمل الساعات الذرية من خلال الاستناد إلى انتقال محدد داخل الذرة، يحدث عندما ينتقل إلكترون من مستوى طاقة إلى آخر عند تردد ثابت ودقيق للغاية.</p><p class='article-text'>ويُضبط ليزر على هذا الانتقال الذري، ثم تُستخدم اهتزازات الضوء كمرجع لقياس الوقت، بطريقة تشبه اعتماد الساعة التقليدية على انتظام حركة البندول، لكن بدقة أعلى بكثير.</p><p class='article-text'>وفي الساعة الجديدة، اعتمد العلماء على أيون واحد مشحون كهربائياً من اللوتيتيوم-176، وربطوا انتقاله الذري بليزر يبلغ طول موجته 848 نانومتراً.</p><p class='article-text'>تواجه الساعات الذرية تحدياً أساسياً يتمثل في تأثير الظروف المحيطة بها؛ إذ يمكن للتغيرات في درجة الحرارة والمجالات المغناطيسية أن تغير التردد الذي تعتمد عليه الساعة في تحديد الوقت.</p><p class='article-text'>لكن انتقال اللوتيتيوم الذري يتمتع بمقاومة كبيرة لهذه التأثيرات، ما يمنح الساعة مرجعاً أكثر استقراراً حتى عند تغير الظروف البيئية.</p><h2>القطب الجنوبي</h2><p class='article-text'>ويشير الباحثون إلى أن هذه الخاصية قد تسمح للساعة بالحفاظ على دقتها العالية في نطاق واسع من درجات الحرارة، بدءاً من أشد المناطق حرارة على الأرض وصولاً إلى أكثر المناطق برودة في القطب الجنوبي.</p><p class='article-text'>واستغرق تطوير هذه التقنية أكثر من عقد، إذ بدأ الفريق دراسة اللوتيتيوم بعدما لاحظ خصائص قد تجعله مناسباً للغاية لقياس الزمن. وبعد سنوات من التجارب والهندسة الدقيقة، طور الباحثون أيضاً تقنية أطلقوا عليها اسم "المتوسط الفائق الدقة"، لتعريف الانتقال المستخدم كمرجع للساعة.</p><h2>200 ساعة</h2><p class='article-text'>وللتأكد من أداء الساعة، لم يكتفِ العلماء ببناء نموذج واحد، بل صنعوا ساعتين ذريتين من اللوتيتيوم وقارنوا أداءهما على مدار نحو 200 ساعة باستخدام تقنية تعرف باسم مطيافية الارتباط .</p><p class='article-text'>وكان التوافق بين الساعتين مذهلاً، إذ بلغ عدم اليقين في المقارنة 5.7 × 10⁻¹⁹، وهو مستوى وصفه الباحثون بأنه أدق مقارنة بين ساعتين ذريتين تم الإبلاغ عنها حتى الآن.</p><p class='article-text'>ويشير الفريق إلى أن إجراء عدد أكبر من القياسات قد يؤدي إلى خفض مستوى عدم اليقين أكثر.</p><h2>الجاذبية</h2><p class='article-text'>قد يبدو الأمر غريباً، لكن الجاذبية تؤثر في مرور الزمن، فالساعة الموجودة على ارتفاع مختلف قليلاً عن أخرى يمكن أن تدق بمعدل مختلف، ولو بفارق بالغ الصغر.</p><p class='article-text'>ومع وصول الساعات البصرية إلى مستوى دقة 10⁻¹⁹، يصبح بالإمكان رصد هذا التأثير عبر فروق ارتفاع لا تتجاوز بضعة مليمترات.</p><p class='article-text'>وقد تمكنت تجربة جامعة سنغافورة الوطنية من رصد فرق في الارتفاع يبلغ نحو 5 مليمترات بين ساعتين موجودتين على الطاولة نفسها.</p><p class='article-text'>ولمنع هذا الفارق من التأثير في مقارنة الساعتين، قاس الباحثون الارتفاع النسبي لأيونَي اللوتيتيوم بدقة تقل عن مليمتر واحد.</p><p class='article-text'>لكن هذه الحساسية الاستثنائية تمثل في الوقت نفسه تحدياً؛ إذ إن اختلاف قوة الجاذبية بين مواقع مختلفة على سطح الأرض لا يزال غير معروف بدقة كافية تسمح بفصل تأثير الجاذبية عن الفروق الحقيقية في أداء الساعات عند هذا المستوى بالغ الدقة.</p><p class='article-text'>منذ ستينيات القرن الماضي، اعتمد العالم على ذرات السيزيوم لتحديد الثانية، وأصبحت الساعات الذرية القائمة عليه أساساً لأنظمة مهمة مثل GPS  ومزامنة شبكات الاتصالات والنقل.</p><p class='article-text'>لكن الساعات الذرية البصرية الحديثة تستخدم انتقالات ذرية بترددات أعلى بكثير، ما يعني أنها تستطيع عدّ عدد أكبر من الذبذبات خلال الفترة الزمنية نفسها، وبالتالي الوصول إلى قياسات أكثر دقة.</p><p class='article-text'>وقد سجلت ساعات تعتمد على عناصر مثل الإيتربيوم والسترونشيوم والألومنيوم مستويات قياسية في السابق، إلا أن فريق جامعة سنغافورة الوطنية يقول إن ساعة اللوتيتيوم الجديدة تجاوزت أداء هذه النماذج في مستوى الدقة الذي حققته.</p><p class='article-text'>ومع استمرار تطور هذه الساعات، تدرس الجهات الدولية المسؤولة عن معايير الوقت إمكانية إعادة تعريف الثانية اعتماداً على الساعات البصرية، مع توقع اتخاذ قرار في عام 2030 أو بعده.</p><h2>ساعة صغيرة قد تقيس تغيرات الأرض</h2><p class='article-text'>لا تقتصر أهمية الإنجاز على معرفة الوقت بدقة أكبر؛ فالحساسية الشديدة للجاذبية يمكن أن تجعل هذه الساعات أدوات علمية لرصد التغيرات في المجال الجاذبي للأرض.</p><p class='article-text'>كما يمكن أن تساعد الدقة المتقدمة في اختبار بعض الأسئلة المفتوحة في الفيزياء الأساسية.</p><p class='article-text'>والخطوة التالية التي يخطط لها الفريق هي نقل هذه التقنية من المختبر إلى نظام صغير يمكن نقله من مكان إلى آخر، ما يسمح بإجراء مقارنات جديدة واختبار تطبيقات عملية خارج المختبر.</p><p class='article-text'>ويعتقد الباحثون أن تصغير حجم الساعة لن يؤدي بالضرورة إلى التضحية بدقتها، وهو ما قد يحولها مستقبلاً من جهاز بالغ الحساسية داخل المختبر إلى أداة يمكن استخدامها في أبحاث متعددة تتعلق بالزمن والجاذبية والفيزياء الأساسية.</p>

علماء يبتكرون أدق ساعة في العالم

<p class='article-text'><div data-empty="false">نجح علماء من سنغافورة في اختراع ساعة ذرية فائقة الدقة، ربما ستغير وتعيد تعريف مفهوم «الثانية»، في السنوات المقبلة، إذ حققت مستوى عالياً من الدقة في ضبط الوقت وماهياته، وهي تعتمد على عنصر اللوتيتيوم. </div></p><p class='article-text'>ووفقاً لـ«روسيا اليوم»، أوضح فريق من مركز تقنيات الكم (CQT) في جامعة سنغافورة الوطنية أن الساعة تمكنت من قياس الوقت بدقة تمتد إلى 19 خانة عشرية، أي أن مستوى دقتها يصل إلى 19 رقماً بعد الفاصلة عند قياس ترددها، مع هامش خطأ بالغ الصغر، وهي من أعلى مستويات الدقة التي سُجلت حتى الآن لساعة ذرية ضوئية.</p><p class='article-text'>وتتميز الساعة بدقة واستقرار استثنائيين، إذ قد تحتاج إلى أكثر من 260 مليار سنة حتى يتراكم في قياسها خطأ قدره ثانية واحدة.</p><p class='article-text'><div data-empty="false">وقال موراي باريت، قائد الفريق البحثي: «أنا واثق من أن ما نمتلكه الآن هو أدق ساعة في العالم». وتعتمد الساعات الذرية على قياس التغيرات الدقيقة في مستويات الطاقة داخل الذرات.</div></p><p class='article-text'>ويستخدم العلماء الليزر لرصد ما يعرف بـ«الانتقال الذري»، وتعمل تذبذبات الضوء كمرجع بالغ الدقة لقياس الوقت.</p><p class='article-text'><div data-empty="false">وظلت ذرات السيزيوم المعيار العالمي للوقت منذ ستينيات القرن الماضي، وتستخدم الساعات المعتمدة عليها في تطبيقات مهمة، مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ومزامنة شبكات الاتصالات والنقل.</div></p><p class='article-text'>لكن عناصر أخرى، مثل السترونتيوم والإيتربيوم والألومنيوم، تتيح قياس الوقت بدقة عليا بسبب تردداتها الكبرى.</p><p class='article-text'><div data-empty="false">وبدأ فريق مركز تقنيات الكم العمل على ساعة اللوتيتيوم قبل أكثر من عقد، بعدما وجد أن خصائص هذا العنصر تجعله مناسباً لقياس الوقت بدرجة عالية من الاستقرار. </div></p><p class='article-text'>ولا تتأثر ذرة اللوتيتيوم بشكل كبير بالتغيرات في درجات الحرارة أو المجالات المغناطيسية، وهي عوامل يمكن أن تؤثر في دقة بعض الساعات الأخرى.</p><p class='article-text'>وللتحقق من دقة الساعة، قارن الباحثون بين ساعتين من نوع اللوتيتيوم، ووجدوا أن قراءاتهما تطابقت حتى الخانة العشرية التاسعة عشرة، في واحدة من أدق المقارنات التي أجريت بين الساعات الذرية.</p><p class='article-text'>ولا تقتصر أهمية هذه التقنية على قياس الوقت، إذ يمكن للساعات التي تتمتع بهذه الدقة أن ترصد تأثير الجاذبية في مرور الزمن، حتى عند وجود فروق في الارتفاع لا تتجاوز بضعة مليمترات.</p><p class='article-text'>وقد تساعد مستقبلاً في دراسة تغيرات الجاذبية واستكشاف ظواهر فيزيائية دقيقة.</p>

ساعة ذرية فائقة الدقة تعيد تعريف مفهوم «الثانية»

<p class='article-text'><div data-empty="false">في اكتشاف مذهل يعيد رسم خريطة نشأة المياه في النظام الشمسي، كشف فريق ياباني أن كويكب ريوغو احتفظ بمياه كانت تتحرك داخل صخوره لأكثر من مليار سنة بعد تكوّنه، وتشير التحليلات الحديثة إلى أن هذه الكويكبات الغنية بالماء قد  لعبت دوراً رئيسياً في تزويد الأرض بالمياه في مراحلها المبكرة، مما يفتح نافذة جديدة لفهم أصل محيطات كوكبنا.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">وفي مفاجأة علمية تهز أسس فهمنا لتاريخ الماء في النظام الشمسي، كشفت دراسة حديثة عن أن كويكب "ريوغو" — الذي زارته بعثة الفضاء اليابانية "هايابوسا 2 — احتفظ بمياه سائلة تحركت داخل صخوره على مدار أكثر من مليار عام بعد تشكّل، هذا الاكتشاف المذهل لا يعيد فقط رسم خريطة تطور الكويكبات، بل يفتح الباب أمام احتمال أن تكون محيطات الأرض نفسها وُلدت من مياه كويكبية جاءت من أعماق الفضاء.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false"><b>رحلة البحث: من بضعة غرامات إلى ثورة علمية</b></div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">عندما أعادت المركبة اليابانية "هايابوسا 2" عام 2020 حفنة لا تتجاوز بضعة غرامات من تراب وصخور كويكب ريوغو، لم يتخيل أحد أن تلك الشظايا الصغيرة ستروي حكايةً تمتد لمليار سنة.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">باستخدام تقنيات تحليل كيميائي فريدة، طوّرها فريق من جامعة طوكيو بقيادة العالم تسويوشي إيزوكا، تمكن الباحثون من تتبع آثار الماء في داخل الصخور على نحو غير مسبوق.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">واعتمد الفريق على دراسة نظائر اللوتيتيوم والهافنيوم، وهي نظائر تُستخدم عادة كـ "ساعات طبيعية" لتأريخ الصخور. لكن المفاجأة كانت في فائضٍ غامضٍ من عنصر الهافنيوم، ما كشف أن المياه السائلة تدفقت داخل الكويكب بعد فترة طويلة من تكوينه، محدثةً اضطرابًا كيميائيًا يعيد كتابة تاريخ ريوغو بالكامل.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false"><b>السر في الاصطدام العظيم</b></div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">يرجّح العلماء أن سبب استمرار النشاط المائي في ريوغو يعود إلى حدث اصطدام هائل وقع في مراحله المتأخرة.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">فعندما اصطدم كويكب ضخم بـ "الأب الأصلي لريوغو"، أدى الاصطدام إلى تشقق الصخور وإذابة الجليد القديم المدفون، مما سمح للمياه السائلة بالتسرب عبر جسم الكويكب لفترة طويلة.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">وقد تكون هذه العملية السبب في أن ريوغو الحالي ليس سوى بقايا متفتتة من ذلك الجسم الأكبر الذي ظل يحتفظ بالماء لملايين السنين بعد الاصطدام، وفقاً لـ "dailygalaxy".</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">يقول إيزوكا في تصريح مثير: "لقد وجدنا أن ريوغو احتفظ بسجل نقيّ لنشاط المياه. كان من غير المتوقع أن تظل السوائل تتحرك داخله لفترة متأخرة إلى هذا الحد — إنها مفاجأة مذهلة!".</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false"><b>انعكاسات كونية: الأرض كانت أكثر رطوبة مما تخيلنا</b></div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">تكشف الدراسة أن الكويكبات الغنية بالكربون، مثل ريوغو، ربما كانت خزانات جليدية طبيعية حافظت على الماء المتجمد لمليار عام أو أكثر.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">وإذا كانت تلك الأجسام قد اصطدمت بالأرض في مراحلها المبكرة، فمن المحتمل أنها نقلت كميات من المياه تفوق تقديرات العلماء السابقة بمرتين إلى ثلاث مرات، مما يعني أن الكويكبات هي من جلبت المحيطات إلى كوكبنا.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">يقول إيزوكا: "إذا تمكنت كويكبات مثل ريوغو من الاحتفاظ بالمياه لفترة طويلة، فهذا يعني أن الأرض المبكرة كانت أكثر رطوبةً وغنى بالعناصر الأساسية للحياة مما كنا نتخيله".</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false"><b>خطوة نحو فهم أوسع: ريوغو ليس وحده</b></div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">الرحلة العلمية لم تنتهِ بعد. فالفريق الياباني يخطط لتحليل عروق الفوسفات الدقيقة داخل ريوغو، لتحديد التسلسل الزمني الدقيق لحركة المياه داخله. كما سيجري مقارنة نتائج الدراسة بعينات من كويكب “بينو”، الذي أعادت منه ناسا عينات عبر مهمة "أوسايرس-ريكس"، لمعرفة ما إذا كان هذا النشاط المائي المطوّل ظاهرة فريدة لريوغو أم سلوكًا شائعًا بين الكويكبات الغنية بالكربون.</div></p><p class='article-text'><div data-empty="false">في نهاية المطاف، قد تكون هذه المياه الفضائية التي عبرت صخور كويكب ريوغو هي الشرارة الأولى التي كوّنت محيطات الأرض. إنها ليست مجرد قطراتٍ من الماء، بل سجلٌّ كونيّ لقصة الحياة نفسها — قصة بدأت في أعماق الفضاء، قبل أن تنتهي على كوكب أزرق يعجّ بالحياة.</div></p>

نتائج البحث عن: عنصر اللوتيتيوم

علماء يبتكرون أدق ساعة في العالم

ساعة ذرية فائقة الدقة تعيد تعريف مفهوم «الثانية»

ريوغو يفجّر مفاجأة علمية.. مياه عمرها مليار سنة تكشف سرّ المحيطات