Ядерные часы: будущее точного измерения времени

Ученые из Объединенного института лабораторной астрофизики (JILA) во главе с профессором Джуном Йе в сотрудничестве с Венским техническим университетом работают над созданием ядерных часов на основе уникального свойства тория-229.

Особенность ядерных часов заключается в использовании переходов внутри ядра атома, которые менее подвержены внешним воздействиям, чем переходы электронов, лежащие в основе традиционных атомных часов.

Это делает такие часы более стабильными и перспективными для высокоточных измерений времени. Год назад группа ученых опубликовала статью в журнале Nature, где смогла измерить ядерный переход тория-229 с высокой точностью, используя специально созданный кристалл. Это подтвердило возможность разработки нового типа хронометра.

В последнем исследовании, отмеченном в журнале Physical Review Letters, исследователи провели анализ изменения энергетических уровней ядра тория при изменении температуры кристалла. Для проведения эксперимента они использовали торий-229, внедренный в кристалл фторида кальция (CaF₂). Этот метод позволяет добиться более высокой плотности ядер тория по сравнению с традиционными методами, в которых используются ионные ловушки. Ученые подвергли кристалл нагреванию и охлаждению до температур -123°C, -44°C и комнатной. В результате анализа было выявлено, что один из переходов в ядре тория оказался малочувствительным к изменениям температуры, отклонившись всего на 62 килогерца, что значительно меньше, чем у других переходов. Следующим шагом в исследовании будет поиск оптимальной температуры, при которой частота ядерного перехода тория будет практически полностью стабильной. Это позволит создать сверхточные часы, нечувствительные к внешним факторам.

Кроме того, исследование имеет важное фундаментальное значение, поскольку ядерные переходы тория реагируют на изменения фундаментальных физических констант. Любые отклонения в частоте перехода могут указывать на возможное существование новых физических законов, включая взаимодействие с темной материей, сообщает MiraNews.