Atom saati

Atom saati, atomların belirli rezonans frekanslarına dayalı geçişlerini referans alarak son derece kararlı zaman ölçümü yapan saat türüdür. Modern atom saatleri, sezyum-133 atomunun hiperince yapı geçiş frekansına göre tanımlanan SI saniyesinin gerçekleştirilmesinde kullanılır. Günümüzde kullanılan birincil sezyum çeşme saatleri yaklaşık 10⁻¹⁶ düzeyinde belirsizliklere ulaşabilirken, optik atom saatleri 10⁻¹⁸–10⁻¹⁹ düzeylerinde performans göstererek mikrodalga temelli standartları aşmıştır.^[1]^[2]

Atom saatleri, Uluslararası Atomik Zamanın (TAI) oluşturulmasında ve Koordine Evrensel Zamanın (UTC) türetilmesinde temel rol oynar. UTC, TAI'nin yeryüzündeki dönüş ve astronomik zamanla uyumlu tutulması için belirli aralıklarla uygulanan artık saniyeleri içerir.

Tarih

İlk atom saati 1949'da ABD Ulusal Standartlar Bürosu'nda (NBS) geliştirildi.^[3] İlk yüksek doğruluklu atom saati ise 1955 yılında İngiltere Ulusal Fizik Laboratuvarı'nda Louis Essen tarafından sezyum-133 atomunun rezonansı kullanılarak üretildi.^[4]

2000'li yıllarda lazer soğutma, optik frekans tarağı teknolojisi ve iyon tuzakları gibi yöntemlerin gelişmesiyle atom saatlerinde büyük ilerleme kaydedildi. Bu gelişmeler sonucunda optik atom saatleri, sezyum çeşme standartlarını kararlılık ve doğruluk açısından aşarak gelecekte saniyenin optik bir geçişe göre yeniden tanımlanmasının önünü açtı.^[5]

Teknoloji

Sezyum çeşme saatleri

Soğutulmuş sezyum atomlarının dikey olarak fırlatılmasıyla çalışan bu saatler, SI saniyesinin gerçekleştirilmesinde kullanılan birincil frekans standartlarıdır.^[6]

Hidrojen maserleri

Kısa süreli kararlılıkları yüksek olduğu için zaman aktarımı, VLBI ve laboratuvar zaman ölçeklerinde kullanılır.

Rubidyum standartları

Kompakt yapıları ve düşük güç tüketimleri nedeniyle GPS ve Galileo gibi küresel konumlama uydularında yaygın olarak tercih edilir.

Optik atom saatleri

İyon tuzakları (Al⁺, Yb⁺) veya optik kafeslerde tutulan atomlar (Sr, Yb) üzerinden çalışan bu saatler, günümüzde en yüksek doğruluk seviyesine ulaşmıştır. Laboratuvar ortamında 10⁻¹⁸–10⁻¹⁹ düzeyinde performans sağlanmıştır.^[7]

Güncel gelişmeler

2025 yılında NIST araştırmacıları, alüminyum iyonuna dayalı yeni bir optik atom saatinin zamanı yaklaşık 19 ondalık basamak doğrulukla izleyebildiğini bildirmiştir.^[8] Bu tür optik standartların performansı, saniyenin gelecekte mikrodalga yerine optik bir geçiş üzerinden yeniden tanımlanmasını teknik olarak mümkün kılmaktadır.

Uygulamalar

Atom saatleri küresel konumlama sistemlerinde (GPS, Galileo, BeiDou), telekomünikasyonda, finansal zaman damgalamada, uzun temel hat interferometrisinde ve temel fizik testlerinde kritik rol oynar. Uydularda rubidyum standartları ve kuvars tabanlı maserler bulunurken, yer tabanlı zaman ölçekleri sezyum çeşmeleri ve optik referanslar ile korunur.^[9]

Ayrıca bakınız

Wikimedia Commons'ta Atom saati ile ilgili ortam dosyaları mevcuttur.

^ NIST, “A Brief History of Atomic Time.” Erişim: 2025.
^ Riehle, F. (2021). "Optical Clock Developments." Reports on Progress in Physics.
^ NBS Historical Archives, “First Atomic Clock,” 1949.
^ L. Essen & J. V. Parry, "An Atomic Standard of Frequency and Time Interval," Nature, 1955.
^ Telle et al., "Optical Frequency Comb Technology," Metrologia, 2019.
^ NIST-F2 Technical Report, 2014.
^ Bloom et al., "A New Generation of Optical Lattice Clocks," Nature, 2014.
^ NIST News Release, “NIST Ion Clock Sets Record Accuracy,” 2025.
^ Ashby, N. “Relativity and GPS.” Living Reviews in Relativity.

[1] NIST, “A Brief History of Atomic Time.” Erişim: 2025.

[2] Riehle, F. (2021). "Optical Clock Developments." Reports on Progress in Physics.

[3] NBS Historical Archives, “First Atomic Clock,” 1949.

[4] L. Essen & J. V. Parry, "An Atomic Standard of Frequency and Time Interval," Nature, 1955.

[5] Telle et al., "Optical Frequency Comb Technology," Metrologia, 2019.

[6] NIST-F2 Technical Report, 2014.

[7] Bloom et al., "A New Generation of Optical Lattice Clocks," Nature, 2014.

[8] NIST News Release, “NIST Ion Clock Sets Record Accuracy,” 2025.

[9] Ashby, N. “Relativity and GPS.” Living Reviews in Relativity.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

g t d Zaman ölçümü ve standartları
Zaman Kronometri Büyüklük sıralaması Metroloji
Uluslararası standartlar	UTC UTC farkı Evrensel Zaman ΔT DUT1 IERS ISO 31-1 ISO 8601 Uluslararası Atomik Zaman 12 saatlik zaman 24 saatlik zaman Barisentrik koordinat zamanı Sivil zamanı Yaz saati uygulaması Yermerkezli Koordinat Zamanı Tarih değiştirme çizgisi Artık saniye Güneş zamanı Karasal Zaman Zaman dilimi
Eski standartlar	Barisentrik Dinamik Zaman Efemeris zamanı Greenwich Ortalama Zamanı Baş meridyen
Fizikte zaman	Mutlak zaman ve mekan Uzayzaman Kuantum zamanı Zaman koordinatı Kozmolojik onyıl Ayrık zaman Planck devri Planck zamanı Doğru zamanı Görelilik kuramı Zaman genişlemesi Yerçekimsel zaman genişlemesi Zaman etki alanı T-simetri
Zaman ölçme bilimi	Saat Astraryum Atom saati Komplikasyon Zaman denklemi Zaman kaydetme cihazların tarihçesi Kum saati Deniz kronometresi Deniz kum saati Elektronik saat Güneş saati Kol saati Su saati
Takvim	Astronomik Pazar harfleri Epakt Ekinoks Miladi İbrani Arakatkı Hicri Jülyen Artık yıl Ay Ay-güneş Yedi günlük hafta Güneş Gündönümü Tropikal yıl Haftanın günü Haftanın günleri
Arkeoloji ve jeoloji	Kronolojik tarihleme Jeolojik zaman cetveli Uluslararası Stratigrafi Komisyonu
Astronomik kronoloji	Galaktik yıl Nükleer zaman ölçeği Devinme Yıldız günü
Zaman birimleri	An Ay Lustrum Dakika Gelgit Gün Hafta İki hafta Milenyum Onyıl Saat Saeculum Saniye Sarsma Sinodik ay Sotik döngü Yıl Yüzyıl
İlgili konular	Kronoloji Süre Ruhsal kronometri Metrik zaman Sistem saati Paranın zaman değeri Kronometre