В научном сообществе достигнуты важные успехи в создании ядерных часов — приборов, определяющих время по энергетическим изменениям в атомном ядре. Ядерные часы обещают превосходить по точности и стабильности атомные. Атомные часы базируются на лазерах, частота излучения которых точно соответствует энергии перехода электронов внутри атома.
В области создания атомных часов ученые добились существенного прогресса.
Ядерные часы обещают превосходить по точности и стабильности атомные. Атомные часы функционируют с использованием лазеров, частота излучения которых точно соответствует энергии перехода электронов между уровнями внутри атома. Времена такие часы теряют или добавляют всего одну секунду за 40 миллиардов лет.
Ядерные часы отслеживают изменения в ядре атома — между протонами и нейтронами. Такая конструкция может повысить их точность. Частицы в ядре меньше подвержены влиянию внешних факторов, например электромагнитных полей.
Для создания ядерных часовБольшинство материалов нуждаются в рентгеновском излучении с очень большой энергией для исследования. В связи с этим ученые обратили внимание на торий-229: переходу его ядра достаточно ультрафиолетового света с значительно меньшей энергией.
Группа исследователей применила кристаллы CaF₂… 2Исследователи изучали атомы тория-229. Для этого использовали частотный гребень — оптическое устройство, которое с высокой точностью подсчитывает количество циклов излучения, вызывающих «тик». Результаты работы опубликованы в журнале. NatureВпервые исследователи наблюдали переходы атомов тория-229 в возбуждённое состояние и определили частоту, вызывающую эти сигналы.
Достигнутая точность измерений превосходит предыдущие показатели на сто тысяч раз. Кроме того, учёные впервые получили прямой… сравнилиС помощью выбранной ультрафиолетовой частоты, совместимой с оптической частотой, создали первое прямое соединение между ядерным переходом и атомными часами на основе стронция — одними из самых точных в мире.
Ядерные часы могут превзойти по точности существующие атомные, уже играющие важную роль в работе навигационных систем, интернета, обеспечении надежности сетевых соединений и безопасности цифровых коммуникаций. Изменение частоты «тика» со временем может свидетельствовать о изменениях в фундаментальных силах, удерживающих ядро. Такая чувствительность поможет ученым. обнаружить влияние темной материи на вещество.
До достижения точности атомных часов потребуется проведение множества исследований. Специалисты проведут верификацию точности и оптимизируют лазерные системы. Описание данного технического решения ещё не является полностью сформированными ядерными часами, но уже содержит все ключевые технологии для их создания.