نجح علماء في الصين وأوروبا في بناء أول ساعة نووية عاملة في العالم، بعد عقود من الأبحاث والتجارب، في إنجاز علمي قد يفتح مرحلة جديدة في قياس الزمن بدقة غير مسبوقة، ويمنح تطبيقات الملاحة والفيزياء الأساسية أدوات أكثر تطوراً.

واعتمد الباحثون على نظير نادر يعرف باسم "الثوريوم-229"، الذي ظل لسنوات طويلة مرشحاً أساسياً لتطوير جيل جديد من الساعات فائقة الدقة، بعدما أثبتت التجارب إمكانية استخدام نواة الذرة نفسها كمرجع زمني، بدلاً من الاعتماد على الإلكترونات كما هو الحال في الساعات الذرية الحالية.

وتكتسب هذه الخطوة أهمية كبيرة لأن النواة الذرية تكون أكثر حماية من التأثيرات الخارجية مقارنة بالإلكترونات، ما يجعلها أكثر استقراراً وأقل عرضة للتشويش، الأمر الذي قد يسمح مستقبلاً بتطوير ساعات تتفوق على أدق الساعات الذرية المستخدمة اليوم كمعيار عالمي للوقت.

وتعتمد الساعات الذرية التقليدية على قياس انتقال الإلكترونات بين مستويات الطاقة داخل الذرة، بينما تنقل الساعة النووية الجديدة هذه العملية إلى مستوى أعمق، عبر استغلال انتقالات الطاقة داخل نواة الذرة، وهي مهمة كانت صعبة بسبب حاجة معظم الانتقالات النووية إلى طاقات عالية لا توفرها أشعة الليزر المعتادة.

وسمح الثوريوم-229 بتجاوز هذه العقبة، لأنه يمتلك انتقالاً نووياً منخفض الطاقة يمكن الوصول إليه باستخدام أشعة الليزر فوق البنفسجية. واستخدم فريق من جامعة تسينغهوا الصينية وفريق آخر من مركز فيينا لعلوم وتكنولوجيا الكم بلورات من فلوريد الكالسيوم تحتوي على ذرات هذا النظير، قبل تسليط ليزر متخصص عليها بدقة عالية للتحكم في الانتقال النووي.

وأظهر الفريق الصيني أن الساعة الجديدة قادرة على الحفاظ على استقرار كبير في التردد على مدى يوم كامل من التشغيل، بينما استخدم الفريق الأوروبي التقنية نفسها للبحث عن إشارات مرتبطة بالمادة المظلمة فائقة الخفة، في تجربة لم تكشف دليلاً مباشراً عليها، لكنها أبرزت الحساسية العالية التي يمكن أن توفرها الساعات النووية في اختبار بعض أعمق ألغاز الكون.