JILA: Ученые разрабатывают ядерные часы, способные изменять время

Фото из открытых источников

Группа исследователей из Объединенного института лабораторной астрофизики (JILA) в кооперации с коллегами из Венского технического университета работает над созданием ядерных часов на базе тория-229.

В отличие от атомных часов, функционирующих с использованием переходов электронов, новая разработка базируется на низкоэнергетическом переходе внутри ядра атома тория-229. Ключевая особенность этой технологии в том, что ядерные переходы меньше подвергаются воздействию окружающей среды, что делает их более стабильными.

Группой ученых опубликована статья в журнале Nature, где описаны первые частотные расчёты ядерного перехода тория-229 в специально разработанном кристалле. Тем самым подтвердив возможности измерения перехода с точностью, достаточной для разработки надежного хронометра. После этой публикации проведено новое исследование, отмеченное как "Выбор редактора" в Physical Review Letters. В этой статье командой дан анализ того, как энергетические уровни ядер тория изменяются при нагреве кристаллов до различных температур.

Специалисты внедрили торий-229 в твердотельную основу – кристалл фторида кальция (CaF₂). Эта методика гарантирует заметно более высокую плотность ядер тория, нежели обычные способы с применением ионных ловушек. Изучая воздействие температуры на ядерный переход, ученые охлаждали и нагревали кристалл.

Опыт позволил выявить, что один из переходов намного менее чувствителен к температуре, в сравнении с остальными. Теперь учёные ищут температурную идеальную точку, где частота ядерного перехода будет практически независимой от температуры.

Но не только создание более стабильных часов является целью подобных опытов. Исследование важно и для фундаментальной физики, в частности, надеются учёные, эти эксперименты помогут в поиске тёмной материи.