Огромный прорыв, на создание которого уходили десятилетия, был совершен всего несколько месяцев назад, и ученые уже осознали его потенциал: измерение зазора между квантовыми энергетическими состояниями ядра тория было использовано для создания самых первых, элементарных ядерных часов.

Соединив стронциевые атомные часы с кристаллом, содержащим ядра тория, группа физиков успешно продемонстрировала базовую технологию, которая приведет нас к первым полностью реализованным и разработанным ядерным часам.

Эта веха, которую еще предстоит преодолеть, откроет совершенно новую сферу сверхточного измерения времени.

«С помощью этого первого прототипа мы доказали: торий можно использовать в качестве хронометра для сверхточных измерений, - объясняет физик Торстен Штрумм из Венского технического университета. - Осталось только провести техническую разработку, и никаких серьезных препятствий больше не ожидается».

Атомные часы — это часы, работа которых основана на очень точном «тиканье» атомов, которые переключаются между энергетическими состояниями при стимуляции лазером, что определяется состояниями электронов, вращающихся вокруг ядра в атомном ядре.

Однако добиться этого с самим ядром гораздо сложнее, поскольку для изменения его энергетического состояния требуется гораздо больше энергии, чем для изменения энергетического состояния электронов.

Ядерные часы, однако, весьма желательны, поскольку они были бы намного более стабильными и точными, чем атомные часы. В свою очередь, ядерные часы позволили бы проводить более точные измерения физической Вселенной – что имеет значение для всего, от навигации до поиска темной материи.

Измерение скачка энергии – разницы между энергетическими состояниями – ядра тория было объявлено ранее в этом году. И это позволило Штрумму и его коллегам определить точную энергию, необходимую для создания изменения энергетических состояний, механизма, по которому будут тикать ядерные часы.

Полученное в результате ядерное тиканье не точнее, чем стронциевые атомные часы, но теперь, когда основная концепция была продемонстрирована, реальная технология уже на подходе и очень близка к полной реализации, говорят исследователи. Следующим шагом будет его усовершенствование.

Источник: Nature