Who decides how long a second is? - John Kitching

Çeviri: Şevval Naz Ertik Gözden geçirme: Can Boysan

In 1967, researchers from around the world

Dünyanın farklı yerlerinden araştırmacılar

uzun süredir akılları kurcalayan bilimsel bir soruyu yanıtlamak adına

gathered to answer a long-running scientific question—

1967 yılında bir araya geldiler.

just how long is a second?

Bir saniye ne kadar sürüyor?

It might seem obvious at first.

İlk bakışta bu sorunun yanıtı barizmiş gibi gelebilir.

A second is the tick of a clock,

Bir saatin tıkırdaması, bir saat sarkacının sallantısı,

the swing of a pendulum, the time it takes to count to one.

bire kadar saymak için gereken süre bir saniyedir.

But how precise are those measurements?

Peki bu ölçümler ne kadar tutarlı?

What is that length based on?

Bu uzunluğun dayanağı ne?

And how can we scientifically define this fundamental unit of time?

Bu temel zaman birimini bilimsel olarak nasıl tanımlayabiliriz?

For most of human history, ancient civilizations

Eski medeniyetler, insanlık tarihinin çoğunluğunda

measured time with unique calendars

zamanı ölçmek adına

geceleri göğün düzenli hareketini takip eden

that tracked the steady march of the night sky.

özel takvimler kullandılar.

In fact, the second as we know it wasn’t introduced until the late 1500’s,

Hatta 1500’lü yılların sonunda

Miladi takvimin İngiliz sömürgeciliği ile dünyaya yayılmasına dek

when the Gregorian calendar began to spread across the globe

bugün bildiğimiz hâliyle saniye kavramı ortada yoktu.

alongside British colonialism.

The Gregorian calendar defined a day as a single revolution of the Earth

Miladi takvime göre Dünya’nın kendi ekseni etrafında bir tam tur dönüşü

about its axis.

bir gün olarak tanımlanıyordu.

Each day could be divided into 24 hours, each hour into 60 minutes,

Her bir gün 24 saate, her bir saat 60 dakikaya

and each minute into 60 seconds.

ve her bir dakika 60 saniyeye bölünebiliyordu.

However, when it was first defined,

Ancak ilk tanımına göre saniye

the second was more of a mathematical idea than a useful unit of time.

bir zaman biriminden ziyade matematiksel bir fikirdi.

Measuring days and hours was sufficient for most tasks in pastoral communities.

Günleri ve saatleri hesaplamak

kırsal toplulukların işleri için yeterliydi.

It wasn’t until society became interconnected

Şehirlerin hızlı demir yollarıyla birbirine bağlanması ile

through fast-moving railways that cities needed to agree on exact timekeeping.

toplumlar kesin bir zaman ölçümüne karar verme ihtiyacı duydu.

By the 1950’s, numerous global systems required every second

1950’li yıllara gelindiğinde sayısız küresel sistem,

her bir saniyenin olabildiğince kesinlik sunmasını

to be perfectly accounted for, with as much precision as possible.

ve tamamen güvenilebilir olmasını gerektiriyordu.

And what could be more precise than the atomic scale?

Atomik ölçek, en tutarlı ölçümü sunuyordu.

As early as 1955, researchers began to develop atomic clocks,

Araştırmacılar zaman ölçümüne yeni bir zemin yaratmak için

which relied on the unchanging laws of physics

1955 kadar eski bir yılda

fiziğin değişmez yasalarına dayanan atom saatleri geliştirmeye başladılar.

to establish a new foundation for timekeeping.

An atom consists of negatively charged electrons

Pozitif yüklü çekirdeğin yörüngesini

sabit bir frekansta izleyen negatif yüklü elektronlar

orbiting a positively charged nucleus at a consistent frequency.

atomu oluşturan yapılardır.

The laws of quantum mechanics keep these electrons in place,

Kuantum mekaniği yasaları bu elektronları yerlerinde tutar.

but if you expose an atom to an electromagnetic field

Ancak bir atomu ışık dalgaları veya radyo dalgaları gibi

such as light or radio waves,

elektromanyetik alanlara maruz bırakırsanız

you can slightly disturb an electron’s orientation.

bir elektronun yönünü bir miktar bozabilirsiniz.

And if you briefly tweak an electron at just the right frequency,

Bir elektronu doğru frekansta kısa bir sürede koparırsanız

you can create a vibration that resembles a ticking pendulum.

saat sarkacını andıran bir titreşim yaratabilirsiniz.

Unlike regular pendulums that quickly lose energy, electrons can tick for centuries.

Hızla enerji kaybeden saat sarkaçlarından farklı olarak

elektronlar yüzyıllar boyunca titreşebilir.

To maintain consistency and make ticks easier to measure,

Tutarlılığı korumak ve titreşimleri ölçmeyi kolaylaştırmak amacıyla

researchers vaporize the atoms,

araştırmacılar atomları daha az etkileşimli

converting them to a less interactive and volatile state.

ve daha uçucu bir hâle getirerek buharlaştırıyorlar.

But this process doesn’t slow down the atom’s remarkably fast ticking.

Ancak bu işlem, atomun son derece hızlı titreşimini yavaşlatmıyor.

Some atoms can oscillate over nine billion times per second,

Bazı atomlar bir saniyede 9 milyardan fazla kez titreşebilir.

giving atomic clocks an unparalleled resolution for measuring time.

Bu yüzden atom saatleri zaman ölçümünde netlik konusunda eşsiz bir konumdalar.

And since every atom of a given elemental isotope is identical,

Belirli bir elementin izotopunun her atomu aynı olduğundan

two researchers using the same element and the same electromagnetic wave

aynı elementi ve aynı elektromanyetik dalgayı kullanan iki araştırmacı

should produce perfectly consistent clocks.

tamamen tutarlı saatler üretmelidir.

But before timekeeping could go fully atomic,

Ancak zaman ölçümü tamamen atomlarla yapılmaya başlanmadan önce

countries had to decide which atom would work best.

ülkelerin hangi atomun en iyi sonucu vereceğine karar vermeleri gerekiyordu.

This was the discussion in 1967,

1967 yılında düzenlenen

at the Thirteenth General Conference of the International Committee

13. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı’nda

for Weights and Measures.

bu konu tartışıldı.

There are 118 elements on the periodic table,

Periyodik tabloda her biri kendine has özelliklere sahip olan 118 element var.

each with their own unique properties.

For this task, the researchers were looking for several things.

Araştırmacılar bu görev için birkaç özelliğe bakıyordu.

The element needed to have long-lived

Kesin ve uzun vadeli zaman ölçümü için

and high frequency electron oscillation for precise, long-term timekeeping.

element uzun ömürlü ve yüksek frekanslı elektron titreşimine sahip olmalıydı.

To easily track this oscillation,

Bu titreşimin kolay takip edilebilmesi için element

it also needed to have a reliably measurable quantum spin—

hatasız şekilde ölçülebilen bir kuantum spine sahip olmalıydı.

meaning the orientation of the axis about which the electron rotates—

Bu, elektronların döndüğü eksenin yönü demekti.

as well as a simple energy level structure—

Ayrıca element basit bir enerji seviyesine sahip olmalıydı.

meaning the active electrons are few and their state is simple to identify.

Yani aktif elektronlarının az

ve durumlarının basitçe tanımlanabilir olması gerekiyordu.

Finally, it needed to be easy to vaporize.

Ayrıca kolayca buharlaştırılabilir olmalıydı.

The winning atom? Cesium-133.

Tüm bunları sağlayan atom Sezyum-133 oldu.

Cesium was already a popular element for atomic clock research,

Atom saati araştırmalarında sezyum hâlihazırda popüler bir elementti

and by 1968, some cesium clocks were even commercially available.

ve 1968 yılına gelindiğinde bazı sezyum saatlerinin ticareti yapılıyordu.

All that was left was to determine how many ticks of a cesium atom

Geriye sadece sezyum atomunun

bir saniyede ne kadar titreştiğini bulmak kalmıştı.

were in a second.

The conference used the most precise astronomical measurement

Konferansta o zamanlardaki en tutarlı saniye ölçümü kullanıldı.

of a second available at the time—

Bir yıldaki gün sayısıyla başlanarak birbirine bölündü.

beginning with the number of days in a year and dividing down.

When compared to the atom’s ticking rate,

Sezyum-133 atomunun titreşim oranına bakıldığında

the results formally defined one second

bir saniye resmen

9 milyar 192 milyon 631 bin 770 titreşim olarak tanımlandı.

as exactly 9,192,631,770 ticks of a cesium-133 atom.

Today, atomic clocks are used all over the Earth— and beyond it.

Günümüzde atom saatleri tüm dünyada, hatta dünyanın ötesinde kullanılıyor.

From radio signal transmitters to satellites

Dünya çapında tutarlı bir zaman sistemini

for global positioning systems,

sürdürülebilir kılmak adına

these devices have been synchronized

radyo dalgası vericilerinden

to help us maintain a globally consistent time—

GPS uydularına kadar cihazlar

with precision that’s second to none.

benzersiz bir hassasiyetle senkronize edildi.