Ölçümleme olmadan anladığımız manada modern medeniyetin olamayacağı savunulur. Standart bir birim olmadan ölçümleme de anlamsız olurdu.

Yaklaşık 150 yıldır dünyadaki ölçüm bilimciler Paris merkezli Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçümler Bürosu (BIPM) çatısı altında son derece katı kurallarla belirlenen standart ölçüm birimlerinin kullanılması konusunda fikir birliğine varmış durumda.

Günümüzde büro zaman, uzunluk, kütle, elektrik akımı, sıcaklık, ışık yoğunluğu ve madde miktarı olmak üzer yedi temel birimi düzenliyor. Bu birimler bilim, teknoloji ve ticaretin vazgeçilmez ögeleri haline gelmiş durumda.

Bilim insanları çalışmalarında sürekli olarak bu birimleri kullanmakta. 2018 yılında kütle ölçümü olan kilogram, elektrik akımı birimi amper, sıcaklık birimi kelvin ve madde miktarı birimi molün tanımı değiştirildi. Şu anda mol dışında tüm birimler tek bir ölçüme yani zamana endekslenmiş durumda.

Kilogramın yeni tanımı nasıl? Eskisinden neden vazgeçildi?

Örneğin metrenin tanımı ışığın saniyenin 299 milyon 792 bin 458'de biri kadar sürede kat ettiği mesafe olarak tanımlanıyor. Kilogram da biraz daha karmaşık bir hesaplama ile saniyeye endeksli bir şekilde tanımlanıyor.

BIPM danışma komitesi başkanı fizikçi Noel C. Dimarcq, "Şu anda birimlerin tamamı otonom değil, hepsi saniyeye endeksli durumda. Yani manava gittiğinizde 1 kilo patates lütfen derken aslında belirli bir miktar saniye patates istemiş oluyorsunuz" ifadelerini kullanıyor.

Fakat yarım yüz yıldan daha uzun bir süredir bilim insanları ilk defa saniyenin tanımını değiştirmeye hazırlanıyor. Çünkü yeni nesil saatler artık onu çok daha net bir biçimde ölçebiliyor.

Haziran ayında BIPM'deki ölçüm bilimciler yeni tanım için başvurulacak kriter listesinin son halini hazırlayacak. New York Times'a konuşan Dimarcq, bu kriterlerin tamamının 2026'ya kadar karşılanmasını, 2030 yılına kadar da yeni tanımın onaylanmasını beklediğini belirtti.

Küresel ölçüm sistemi saniye üzerine inşa edildiği için onun tanımlanmasının büyük bir dikkatle yapılması gerekiyor. Yani tanım değişirken sürenin kesinlikle aynı kalması gerekiyor.

Zaman ilk başlarda dünyanın bir günde kendi etrafında yaptığı dönüşe göre tanımlanıyordu. 12'lik sayı dizisini kullanan antik Mısır astronomları gece ve gündüzün her birini 12 saatlik birime ayırarak bir günü 24 saat olarak tanımladı.

Fakat bu saatler Dünya'nın Güneş etrafındaki konumuna göre uzayıp kısalabiliyordu. İki bin yıl önce Yunan astronomlar ise Ay'ın hareketlerini hesaplayabilmek için saatleri sabitlemeye ihtiyaç duydu ve bir günün sabit uzunluktaki 24 birime bölünmesine karar verdi. Aynı astronomlar saatleri de eski Babil metodu olan 60'a bölmeye karar verdi. Ardından dakikalar da tekrar 60'a bölünerek saniyeye ulaşıldı.

24 saatin ilk bölümü yani ortalama bir günün 1440'da biri dakika, 86 bin 400'de biri de saniye olarak kabul edildi. Bu tanımlama 1967 yılına kadar geçerliliğini korudu.

Ama bu tanımlamanın sorunları vardı. Dünyanın dönüş hızı kademeli olarak azalıyor bu nedenle günler yavaş yavaş uzuyordu. Elbette bir saniyenin süresi de. Bu küçük değişimler zamanla önemli bir büyüklüğe ulaştı. Dünya saati 2 bin yıllık süreçte yaklaşık 3 saat kaybetti.

Bu nedenle saniyenin tanımının sabit olmayan astronomik hareketlere dayandırılması bilim insanlarını düşünceye sevk etti. 1960'ların sonuna doğru anlık değişimlerin bile önemli olduğu radyo dalgalarının yaygınlaşması zamanın da dakik olmasını gerektiriyordu.

Bu nedenle ölçüm bilimciler asla yavaşlamayan atom içindeki parçacıkların hareketlerine yöneldi. Bilim insanları oda sıcaklığında sıvı halde bulunan bir metal olan Sezyum 133 atomuna yöneldi.

Bilim insanları sezyum atomlarını vakumlu bir ortama koyarak mikrodalga enerjisine maruz bıraktı. Bu yöntemle hangi dalga boyunun sezyum atomlarının foton salmasını tespit edildi ve fotonların sayılması ile bir veri elde edildi.

Buna göre 1967 yılında saniyenin tanımı oda sıcaklığındaki uyarılmamış Sezyum-133 atomunun temel durumdaki iki enerji seviyesi arasındaki geçişe karşılık gelen, 9.192.631.770 döngülük radyasyon olarak belirlendi.

Fakat bu tanımlama bile yeterince kesin olarak bulunmadığı için bilim insanları yeni bir tanımlama üzerinde çalışmaya başladı. Bunun için de optik atom saatleri geliştirildi. Bu saatler sezyum saatlerine benzer bir prensiple çalışmasına rağmen manyetik rezonansı çok daha hızlı atomlarla çalışıyor.

Halihazırda çok sayıda optik atom saati bulunuyor. Öne çıkanlar ytterbiyum, strontiyum, cıva ve aluminyum. Fakat şu ana kadar herhangi biri seçilmiş değil.

Amerikan Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'nden (NIST) Judah Levine optik saatlerin henüz referans olarak kullanıma hazır olmadığını vurguladı. Bu saatler çok küçük atomları ölçse de bir çoğu bir yemek masasından daha büyük bir hacme sahip olmasının yanı sıra çalıştırılması da çok zor. Fakat bu saatlerden elde edilen frekans sezyum saatlerindeki mikrodalga enerjisinde 100 bin kat daha hızlı. Bu nedenle çok daha hassaslar.