مساعي تونسية لتصميم أول ساعة ذرية في أفريقيا - Al-Fanar Media

ساعة ذرية مكتملة في اليابان. (الصورة: فليكر رخصة المشاع الإبداعي)

تونس – يسعى فيزيائي تونسي لبناء أكثر الساعات دقة في القارة الأفريقية. بالنسبة له، لا يُعتبر قياس الوقت بالثواني دقيقًا بما فيه الكفاية. ولذلك يسعى لاستخدام النانوثانية؛ أي واحد من المليار من الثانية العادية.

بهدف القيام بذلك، يحتاج الباحث إلى ساعة ذرية، والتي تتجاوز أقصى دقة لها دقة ساعة اليد بمقدار 10 مليارات، ولا يوجد حاليا أيٌ منها في إفريقيا أو الدول العربية.

قال هيكل جيلاسي، الأستاذ المشارك في المركز الوطني للعلوم والتكنولوجيا النووية في تونس، “للساعات الذرية تطبيقات حقيقية في عالم الواقع.”

تعتمد أنظمة التموضع العالمي GPS على الساعات الذرية؛ حيث يحتاج كل قمر اصطناعي إلى الاتفاق على الوقت المحدد في غضون بضعة نانوثانية لتعمل التكنولوجيا. كما تستخدم الساعات الذرية لمعايرة الأدوات العلمية المعقدة مثل التلسكوبات عالية القدرة، فضلا عن استخدامها أيضًا لمزامنة الشبكات التي تشكل الإنترنت.

في الساعة الذرية، يقوم التذبذب الطبيعي لذرة السيزيوم بدور البندول في الساعة التقليدية.

تخضع ذرات السيزيوم منخفضة الطاقة للإشعاع، مما يحول بعضها إلى حالة عالية الطاقة. تعتمد النسبة المئوية للذرات التي تغير حالتها على تواتر الإشعاع – كلما كانت الذرات أقرب لمطابقة تردد التذبذب الطبيعي للسيزيوم، كلما تغيرت حالتها أكثر. والهدف من ذلك هو ضبط تردد الإشعاع ليكون متطابقًا تمامًا مع تذبذب ذرات السيزيوم ومن ثم قياسه.

وعلى وجه الدقة، تعادل 9,192,631,770  من ذبذبات السيزيوم ثانية واحدة.

بإمكان عدد من الدول فقط إنتاج “ثانية قياسية” مثل هذه، الأمر الذي يسمح لها بالحفاظ على علامات التبويب في العالم، وغالبية هذه الدول بوضوح دول متقدمة مثل المملكة المتحدة والولايات المتحدة والواقعة في ما يسمى بـ “شمال العالم”.

قال جيلاسي “يعتبر عدم وجود ساعة ذرية في إفريقيا أمر سيئ لأن الجاذبية ليست ذاتها في جميع أنحاء العالم.”

يعتبر هذا الأمر مشكلة لأن الوقت يتأثر بالجاذبية، وهذا يعني أن الوقت يختلف اختلافًا طفيفًا بحسب الموقع الجغرافي. لا يكفي ذلك لأن يكون ملحوظاً في الحياة اليومية، لكن يكفي توفر إمكانية قياسه من خلال ساعة ذرية.

لهذا السبب يرغب جيلاسي في بناء ساعة ذرية في إفريقيا. قال “كلما كانت لدينا المزيد من الساعات الذرية، كلما ازددنا دقة.”

وأضاف جيلاسي “يتعلق جزء من الأمر بالهيبة، لكننا نرغب أيضًا في الحصول على بيانات من ساعة ذرية في إفريقيا لأنها ستعطي بيانات مختلفة.”

هيكل جيلاسي، الأستاذ المشارك في المركز الوطني للعلوم والتكنولوجيا النووية في تونس. (الصورة: بنجامين بلاكيت)

تعلم جيلاسي كيفية صنع وتشغيل بعض المكونات اللازمة لصنع ساعة ذرية أثناء عمله على شهادة ما بعد الدكتوراه في Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité في تولوز، والذي يعتبر جزءً من المركز الوطني للبحوث العلمية في فرنسا.

قال ماتياس بوشنر، عالم الفيزياء في المركز الفرنسي والمشرف السابق على جيلاسي، “اكتسب المهارات اللازمة لبناء ساعة ذرية في فترة تواجده هنا. هناك العديد من السمات المشتركة مع ما يريد القيام به في تونس وما قام بفعله هنا.”

تتواجد الساعة الذرية الأكثر دقة في العالم حاليًا في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في الولايات المتحدة. إنها دقيقة لدرجة أن الساعة لو كانت قد بدأت في العدّ منذ وقت الانفجار العظيم، لكانت ستكون متأخرة بمقدار أقل من ثانية واحدة اليوم – على الرغم من أن هذا السجل نادراً ما يتم الاحتفاظ به لفترة طويلة قبل أن تأخذ الصدارة ساعة أخرى في مؤسسة أخرى مع سعي العلماء باستمرار إلى الابقاء على الوقت الأمثل.

قالت إليزابيث دونلي، عالمة في الفيزياء بالمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، إن تونس ستكون قادرة على المساهمة في الوقت الذري الدولي إذا نجح جيلاسي في سعيه لبناء ساعة ذرية.

قالت دونلي “يتوافق العالم على الوقت المحدد لأن الدول التي لديها هذه الساعات الذرية تقارن باستمرار ساعاتها وتتوصل إلى المتوسط.”

يعتقد جيلاسي بأنه كان محظوظاً بشركائه في المركز الوطني لبحوث العلوم في فرنسا، والذين زودوه ببعض المواد اللازمة لبناء الساعة الذرية.

قال “قاموا بإعطائي بعض المكونات مثل المضخات والأجهزة الإلكترونية والعناصر البصرية مثل العدسات والمرايا. كانوا كرماء معنا.”

الآن، جيلاسي بصدد الحصول على هذه الأجزاء وتجميعها واختبارها ومعايرتها. قال “إنه علم بحد ذاته أن تبني ساعة ذرية.”

يأمل جيلاسي في تسجيل أول إشارة دقيقة إلى حد معقول من ساعته الذرية بحلول عام 2021. وبعد ذلك سيسعى لتحسين دقتها إلى أبعد من ذلك، الأمر الذي قد يستغرق عدة سنوات أخرى. قال “من أجل الحصول على ساعة ذرية تامة وتعمل، قد يستغرق الأمر 10 سنوات من الآن.”