เวลาคืออะไร? เมื่อพูดถึงคำว่าเวลาแล้ว เราจะนึกถึงปริมาณทางฟิสิกส์ที่มนุษย์เป็นผู้กำหนดขึ้นมา เช่นเรากำหนดว่าในหนึ่งวันมี 24 ชม. ใน 1 ชม.มี 60 นาที ใน 1 นาทีมี 60 วินาที และแยกย่อยลงไปเรื่อยๆ ซึ่งเวลานั้นเป็นปริมาณหนึ่งที่มีความสำคัญมากที่สุดในชีวิตของมนุษย์เพราะในงานวิจัยต่างๆ เวลาเป็นสิ่งที่มีความสำคัญมาก ดังนั้นในการกำหนดมาตรฐานของเวลาขึ้นมาจึงเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการความเที่ยงตรงอย่างสูงที่สุด เพราะถ้าหากเราทำการคำนวณหรือทดลองอะไรบางอย่างอยู่บนเวลาที่ไม่ได้มาตรฐาน เช่นถ้า1 วินาทีไม่ใช่ 1 วินาทีจริงๆ ความผิดพลาดที่จะตามมาจากการทดลองย่อมมีมากมายมหาศาล ดังนั้นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์จึงจำเป็นที่จะต้องกำหนดมาตรฐานของเวลา อย่าง1 วินาทีให้เที่ยงตรงที่สุด

ในปีค.ศ. 1955 Britain’s National Physical Laboratory ได้ทำการสร้างนาฬิกาอะตอมขึ้นมา โดยอาศัยการสั่นของอิเล็กตรอนในอะตอมของธาตุ Cesium- 33 ที่ถูกกระตุ้นด้วยคลื่นไมโครเวฟเป็นตัวกำหนดเวลา 1 วินาที ซึ่งกลายมาเป็นหน่วยมาตรฐานเวลาในระบบ SI จนถึงปัจจุบันว่าเวลา 1 วินาทีจะเทียบเท่ากับความถี่ในการสั่นของอิเล็กตรอนของธาตุ Cesium -33(9,192,631,770 รอบในหนึ่งวินาที) แต่ในตอนนี้นักวิทยาศาสตร์กลับพบว่ามีสิ่งที่สามารถกำหนดเวลา 1 วินาทีได้แม่นยำกว่านาฬิกาอะตอมนั่นก็คือนาฬิกานิวเคลียร์

นาฬิกานิวเคลียร์อาศัยหลักการที่ว่าในนิวเคลียสของธาตุจะมีโปรตอนและนิวตรอนรวมตัวกันอยู่อย่างแน่นหนา ซึ่งสามารถถูกกระตุ้นได้เช่นเดียวกับอิเล็กตรอน แต่พลังงานที่จะใช้กระตุ้นให้โปรตอนและนิวตรอนเกิดการสั่นนั้นต้องมากกว่าที่ใช้กับอิเล็กตรอนมากๆ ทำให้เกิดความยุ่งยากในการใช้งานจริงซึ่งนักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่าการสั่นของโปรตอนและนิวตรอนจะสามารถให้ค่าเวลาที่เที่ยงตรงมากกว่าการสั่นของอิเล็กตรอน โดยทีมนักวิทยาศาสตร์จากเยอรมันพบว่าเราสามารถกระตุ้นนิวเคลียสของธาตุ thorium-229 ได้โดยใช้พลังงานของรังสียูวีเป็นตัวกระตุ้น ซึ่งเป็นการกระตุ้นที่ไม่ต้องอาศัยพลังงานสูง และสามารถเกิดขึ้นได้จริง

ถึงแม้ว่าในตอนนี้เราจะยังไม่สามารถกำหนดเวลาขึ้นมาจากการสั่นของนิวเคลียสในนาฬิกานิวเคลียร์ได้ แต่ก็เชื่อมั่นว่าหากนักวิทยาศาสตร์สามารถทำมันขึ้นมาได้จริง เราอาจมีหน่วยมาตรฐานของ 1 วินาทีตัวใหม่ให้เข้ามาใช้งานในเร็ววันนี้

 

ที่มา https://motherboard.vice.com/en_us/article/bjpbwa/nuclear-clock-vs-atomic-clock

เครดิตภาพประกอบ Christoph Düllmann, JGU Mainz
เรียบเรียงโดย @MrVop