Первый в мире рабочий ядерный часы открывают новую эпоху измерения времени

После десятилетий исследований и экспериментов учёные из Китая и Европы добились беспрецедентного научного достижения — создали первый в мире работающий ядерный часы. Этот прорыв способен переопределить само понятие измерения времени и привести к революции в навигации и фундаментальной физике.

В основе разработки лежит редкий изотоп тория-229, который давно считается перспективным кандидатом для создания нового поколения сверхточных часов. Независимые исследовательские группы из университета Цинхуа в Китае и Венского центра квантовых наук и технологий смогли воплотить теоретическую концепцию в практическое устройство. Они впервые доказали возможность использования ядра атома в качестве временного эталона вместо электронов, применяемых в современных атомных часах, сообщает издание "interesting engineering".

Особая значимость этого достижения обусловлена тем, что атомное ядро обладает естественной защитой от внешних воздействий, что обеспечивает ему большую стабильность и меньшую чувствительность к помехам. В результате учёные ожидают, что ядерные часы в будущем превзойдут по точности самые совершенные на сегодняшний день атомные часы, которые считаются мировым стандартом измерения времени.

От электронов к ядру атома

Традиционные атомные часы основаны на измерении частот, возникающих при переходах электронов между энергетическими уровнями внутри атома. Новая ядерная часы переносят эту задачу на более глубокий уровень — используя энергетические переходы внутри самого ядра атома.

Однако реализация этого принципа сопряжена с трудностями, так как большинство ядерных переходов требуют огромной энергии, недоступной для генерации традиционными лазерами. В этом контексте торий-229 представляет исключение: его ядерный переход обладает низкой энергией, достижимой с помощью ультрафиолетового лазера.

Успешное завершение научного соревнования

Две исследовательские группы — из университета Цинхуа и Венского центра квантовых наук — использовали кристаллы фторида кальция, содержащие атомы тория-229, на которые направляли высокоточные лазерные лучи. Несмотря на различия в технических деталях экспериментов, обе команды достигли одинаковой цели: контролировать ядерный переход и применять его в качестве стабильного временного эталона.

Китайская группа продемонстрировала, что ядерные часы способны сохранять стабильность частоты на уровне одной десятитриллионной части после суток непрерывной работы.

Европейские исследователи использовали ядерные часы для поиска следов сверхлёгкой тёмной материи — одной из самых загадочных проблем космологии. Хотя прямых доказательств обнаружить не удалось, эксперимент показал, что чувствительность ядерных часов сопоставима или даже превосходит возможности лучших существующих атомных часов.

Учёные считают, что это достижение знаменует собой переломный момент в области точных измерений. Ядерные часы могут стать основой для усовершенствования спутниковых навигационных систем, проведения более точных измерений гравитационных полей и предоставления новых инструментов для проверки фундаментальных законов Вселенной.