Физики разработали первые в мире ядерные часы на основе тория-229
Физики из Европы и Китая независимо друг от друга создали ядерные часы, работающие на основе тория-229. Эти устройства, в отличие от традиционных атомных часов, измеряют время по изменениям энергии атомных ядер, а не электронов. О результатах обе группы сообщили в препринтах, опубликованных на arXiv. Об этом сообщает портал Science XXI.
Атомные часы, которые появились в 1950-х годах, используют переходы электронов между энергетическими состояниями под воздействием лазера. Их точность так высока, что они могут функционировать миллиарды лет без потери одной секунды. Однако электроны, находящиеся на внешней части атома, более подвержены влиянию окружающей среды.
Ядро атома, расположенное в центре, лучше защищено от внешних воздействий. Поэтому ядерные часы могут оказаться более стабильными, чем существующие атомные устройства. Кроме того, такая технология может быть использована для исследования темной материи и возможных изменений фундаментальных констант природы.
Для экспериментов ученые выбрали торий-229, который обладает необычно низкоэнергетическим переходом, доступным для точной лазерной спектроскопии. В 2024 году исследователи из Австрии и Германии смогли вызвать этот переход и добиться «тиканья» ядра. Следующей задачей стало создание полноценного прибора, способного непрерывно отсчитывать время.
Обе команды поместили ядра тория-229 в кристаллы фторида кальция и воздействовали на них вакуумным ультрафиолетовым лазером. Европейские специалисты собрали автономные часы, которые стабилизировали частоту лазера, и сравнили их работу с атомными часами на ионах иттербия. Также устройство использовалось для поиска следов гипотетической сверхлегкой темной материи.
Китайская группа проверила часы на двух независимо изготовленных кристаллах. Полученные частоты почти совпали, что указывает на возможность создания воспроизводимых ядерных стандартов времени. Хотя новые устройства пока не превосходят лучшие атомные часы по точности, они подтвердили практическую работоспособность технологии.
