طور علماء في مركز تقنيات الكم بجامعة سنغافورة الوطنية ساعة ذرية فائقة الدقة باستخدام عنصر اللوتيتيوم، حيث بلغت دقة قياس ترددها 19 منزلة عشرية، مسجلين مستوى من عدم اليقين بلغ نحو جزء واحد من (10^{19})، وهو الأدنى على الإطلاق لساعة ذرية ضوئية.

أعلن قائد الفريق البحثي موراي باريت، الأستاذ المشارك في قسم الفيزياء بجامعة سنغافورة الوطنية، أن الساعة الجديدة أكثر دقة بنحو 4 مرات من صاحبة الرقم القياسي السابق، التي اعتمدت على أيونات الكالسيوم.

تعتمد الساعة على الانتقالات بين مستويات الطاقة داخل ذرة واحدة من نظير اللوتيتيوم-176، حيث يضبط الباحثون شعاع ليزر على تردد انتقال ذري ثابت، وتعمل اهتزازات الضوء بمثابة بندول فائق السرعة لقياس الوقت بدقة فائقة.

لم يكتف الباحثون بالحسابات النظرية، بل بنوا ساعتين مستقلتين وقارنوا أدائهما لأكثر من 200 ساعة باستخدام تقنية «مطيافية الارتباط»، حيث أظهرتا توافقاً عند مستوى عدم يقين بلغ (5.7 × 10^{-19})، وهو أدق مقارنة مباشرة بين ساعتين حتى الآن.

يتميز اللوتيتيوم بقلة تأثره بالتغيرات البيئية مثل الحرارة والمجالات المغناطيسية، مما يسمح بالحفاظ على مستويات عالية من الدقة في ظروف متنوعة، وقد يسهم في تطوير أنظمة قابلة للنقل خارج المختبرات.

تصل حساسية الساعة إلى درجة تمكنها من رصد تأثير الجاذبية في مرور الزمن، حيث أظهرت مقارنة الساعتين فرقاً يعادل ارتفاعاً لا يتجاوز 5 مليمترات، مما يفتح آفاقاً لقياس التغيرات الدقيقة في مجال الجاذبية الأرضية ودراسة ارتفاع سطح الأرض.

تعرف الثانية حالياً بالاعتماد على ذرة السيزيوم-133، لكن الساعات الذرية الضوئية الحديثة تجاوزت دقة الساعات التقليدية بدرجات كبيرة، ويبحث المجتمع العلمي الدولي عن معيار ضوئي أكثر دقة لتعريف الثانية، مع توقعات بإجراء إعادة التعريف بحلول عام 2030 أو بعده.