JILA: Ученые создают ядерные часы, способные переопределить время

Исследовательская группа из Объединенного института лабораторной астрофизики (JILA), возглавляемая профессором физики Джуном Йе, совместно с Венским техническим университетом работает над созданием ядерных часов, использующих изотоп тория-229. В отличие от атомных часов, основанных на электронных переходах, эти часы используют низкоэнергетический переход внутри ядра атома тория-229. Ядерные переходы менее восприимчивы к внешним воздействиям, что обещает более высокую стабильность.

В прошлом году ученые опубликовали статью в журнале Nature, где представили результаты первых измерений частоты ядерного перехода тория-229, внедренного в специально разработанный кристалл. Эти измерения подтвердили возможность точного измерения перехода, необходимого для создания надежных хронометров. В новом исследовании, отмеченном как «Выбор редактора» в журнале Physical Review Letters, команда проанализировала изменения энергетических уровней ядер тория при нагревании кристалла до различных температур.

Для создания ядерных часов торий-229 был помещен в твердотельную матрицу – кристалл фторида кальция (CaF₂). Этот метод, разработанный коллегами из Венского технического университета, позволяет достичь гораздо более высокой концентрации ядер тория, чем традиционные методы, использующие ионные ловушки. Чтобы исследовать влияние температуры на ядерный переход, кристалл охлаждали и нагревали до трех различных температур: 150K (-123°C), 229K (-44°C) и 293K (комнатная температура).

В ходе исследования температурных эффектов был обнаружен переход, обладающий значительно меньшей чувствительностью к температуре по сравнению с остальными. В пределах всего исследованного диапазона температур частота этого перехода сместилась всего на 62 килогерца, что как минимум в 30 раз меньше, чем у других переходов. В дальнейшем команда планирует найти оптимальную температуру, при которой частота ядерного перехода станет практически независимой от температуры.

Помимо создания более стабильных часов, это исследование имеет важное значение для фундаментальной физики. Ядерный переход тория обладает высокой чувствительностью к изменениям фундаментальных констант. Любые неожиданные изменения его частоты могут свидетельствовать о новых физических явлениях, например, о существовании темной материи. Таким образом, эта разработка может не только повысить точность измерения времени, но и открыть новые возможности для изучения фундаментальных законов природы.

Как сообщалось ранее — Умер Ападанта Рагху известный актер и режиссер