Тим истражувачи од Кина и Австрија речиси истовремено објавија во складиштето за предпечатени материјали arXiv дека успешно постигнале една од долго време недостижните цели во физиката – тие ги развиле првите оперативни нуклеарни часовници. Нивните уреди го користат атомското јадро на изотопот ториум-229 за мерење на текот на времето со извонредна прецизност. Технологијата има потенцијал да ги надмине дури и најдобрите атомски часовници што моментално се користат низ целиот свет.
За разлика од конвенционалните атомски часовници, кои се потпираат на енергетски транзиции во електронската обвивка на атомот, нуклеарните часовници ја пренесуваат референтната фреквенција директно на атомското јадро. Јадрото е многу подобро изолирано од надворешни влијанија отколку електроните во обвивката, што го прави помалку подложно на електромагнетни пречки, температурни флуктуации и зрачење на црно тело во споредба со денешните оптички часовници.
Јадрото на ториум-229 е уникатно поради неговата изомерна транзиција со екстремно ниска енергија на бранова должина од приближно 148,4 нанометри, што овозможува да се активира и мери со помош на ласер во ултравиолетовиот спектар. Иако ова е доста предизвикувачко за изведување, сега е за прв пат демонстрирано во пракса.
Овие нуклеарни часовници работат со вградување на јадра од ториум-229 во кристална решетка од калциум флуорид на собна температура. Квантната стабилизација на ласерот се постигнува со брза повратна информација базирана на апсорпциона спектроскопија, што овозможува високо ниво на фреквентна стабилност. Мерењата извршени со два различни кристали покажаа фреквентно совпаѓање на ниво од 10-13, т.е. отстапувањето на фреквенцијата по еден ден беше на ниво од еден дел од 10 трилиони.
Овој научен резултат отвора врата за создавање компактни и робустни сензори за прецизно мерење на времето, но исто така би можел да овозможи нови видови тестирање на фундаменталната физика. Научниците веќе ја користат високата чувствителност на транзицијата на ториум-229 за да постават нови ограничувања на моделите на ултралесна темна материја, и се смета дека таквото прецизно мерење на времето би можело да одговори и на прашањето дали фундаменталните природни константи се навистина константни. Ако технологијата може да се минијатуризира доволно, таа би можела да се вклучи во различни алатки, инструменти и сензори, нудејќи многу поголема прецизност од моментално достапната технологија.
(Bug.hr)
(фото: Pixnio)
