يکي از پژوهشگران روش مبتکرانهاي براي مقياس زمان بر مبناي مفاهيم بنيادي مکانيک کوانتومي کشف کرده است. در اين روش٬ مقياس زمان با اندازهگيري بسامد موج دوبروي جسم تعيين ميشود. اين بسامد با جرم جسم مرتبط است. ساعت جديد به دقت ساعتهاي اتمي نيست٬ اما اين روش ميتواند اساسي براي تعريف استاندارد کيلوگرم باشد.
اين يک ساعت جزئي و يک مقياس جزئي است: به تازگي طرحي مطرح شده است که بر مبناي آن يک ساعت اتمي٬ زمان را بر اساس جرم يک تک اتم اندازه ميگيرد. اين پژوهش به صورت آنلاين در مجله Science، 10 ژانويه چاپ شده است. جدال بر سر اين پژوهش همچنان وجود دارد اما ميتواند روشهاي دقيقي براي اندازهگيري زمان و جرم در اختيار پژوهشگران قرار دهد.
هولر مولر، فيزيکدان دانشگاه کاليفرنيا، برکلي، ميگويد:«اين نخستين ساعتي است که بر مبناي يک تک اتم است». «سرعت تيک تاک اين ساعت تنها توسط جرم اتم تعيين ميشود».
ايده اين ساعت در اصول مکانيک کوانتومي ريشه دارد که در آن ذرات رفتار موج-ذرهاي دارند. به طور مشخص٬ مولر و همکارانش درنظر دارند تا بسامد نوسان موج يک تک اتم را اندازهگيري کنند. اين بسامد به طور ذاتي در مکانيک کوانتومي با جرم اتم مرتبط است. سپس پژوهشگران ميتوانند از اين نوسان٬ مانند حرکت نوساني آونگ يک ساعت٬ براي ساخت ساعت جديد استفاده کنند.
مانعي که ير سر راه طرح مولر قرار دارد اين است که٬ نميتوان به طور مستقيم بسامد نوسان موج دوبروي ماده را اندازهگيري کرد. بسامد اين امواج حدود 1025هرتز است، که 10 مرتبه بزرگي بيشتر از موج نور مرئي است. بنابراين مولر و همکارانش از ابزاري استفاده کردند که دو نوع موج توليد ميکند، يکي از امواج بر پايه اتم سزيوم ساکن است و ديگري بر مبناي سزيوم متحرک. پژوهشگران اين اختلاف فرکانس را اندازهگيري کردند و با استفاده از اين عدد (يک مقدار قابل کنترل در حد 100000 هرتز و يا مشابه آن) بزرگترين فرکانس نوسان اتم سزيوم حال سکون را بهدست آوردند.
با اين يافته، مولر توانسته با استفاده از بسامد موج اتم سزيوم٬ ساعتي بسازد که بعد از هشت سال تنها يک ثانيه عقب بيفتد. اين دقت از ساعت مچي بهتر است اما دقت آن حدود صد ميليونيوم بهترين ساعتهاي اتميست که در حال حاضر وجود دارند. در اين ساعتها بسامد نور ساطع شده از يک اتم٬ زماني که الکترون اين اتم منبع کوچکي از انرژي را آزاد ميکند٬ اندازه ميگيرند.
فيزيکداناني که در پژوهش مولر شرکت نداشتهاند تحت تاثير روش هوشمندانهاي که او بکار برده است قرار گرفتهاند، اما نسبت به توانايي اين روش براي نگاه داشتن زمان در دقتهاي بالا مشکوک هستند. ولادان ولتيک، فيزيکدان کوانتومي از ام-آي-تي ميگويد: «من فکر ميکنم اين مقاله بيشتر از يک نتيجه عملي در بر دارد».
ساير پژوهشگران ايراد مفهومي نسبت به اين ساعت دارند: از آنجايي که در داخل اتم چيزي با اين بسامد نوسان نميکند، اين پژوهشگران ميگويند که اين به هيچ وجه يک ساعت نيست. کريستيان بوردر،فيزيکداني در رصد خانه پاريس ميگويد: «اين ممکن است که از لحاظ عددي يک ساعت باشد اما يک ساعت فيزيکي نيست ». در مقابل مولر سادگي اين ساعت را از ويژگي بزرگ آن ميداند: او يک خاصيت ذاتي کوانتومي اتم را اندازه گرفته است، اين خاصيت تنها به جرم وابسته است.
در حقيقت، اين ارتباط بين بسامد و جرم، يا همان تکنيک مولر، ممکن است به عنوان مقياسي براي اندازهگيري جرم تعيين شود. دانشمندان واحد کيلوگرم را، مبناي واحد جرم، توسط توده فلزي که در يک محفظه فرانسوي در حال نگهداري است٬ تعيين ميکنند. جرم اين توده از طريق آلودگي افزايش مييابد (SN: 11/20/10, p. 12). کنفرانس عمومي بين المللي براي وزنها و اندازهگيري که توسط بوردر برگزار ميشود قصد دارد تا اين جسم مصنوعي را با استاندار کيلوگرم که بر مبناي ثابتهاي اساسي فيزيکي است جايگزين کنند.
مولر ميگويد که او تنها ميتواند با اندازهگيري بسامد موجهاي ماده٬ جرم اتم را با دقت تعيين کند. زماني که او جرم يک اتم را پيدا کند، طبق گفته خودش، ميتوان به سر راستي اين جرم را به جرم ديگر اتمها مرتبط کرد. او کارهاي متقاعدکنندهي زيادي براي انجام دادن دارد، اما مولر در نظر دارد فرايند علمي براي انجام ايده خود به وجود آورد. او ميگويد: «اين مفهوميست که فيزيکدانان تا کنون راجع به آن فکر نکردهاند»٬ «اين بسامد تاکنون قابل اندازهگيري نبوده است».