Группа ученых из Калифорнийского университета успешно провела эксперимент по возбуждению атомного ядра с помощью лазерного излучения, что может привести к значительному повышению точности измерения времени и гравитации.
Долгие годы физики стремились создать более совершенный измерительный прибор, способный заменить традиционные атомные часы. Ядерные часы, основанные на возбуждении атомных ядер, а не электронов, обещают стать таким инструментом. Они могут позволить ученым проводить более точные измерения фундаментальных констант природы и даже проверить, действительно ли эти константы неизменны во времени.
После 15 лет упорных исследований команда из Калифорнийского университета совершила настоящий прорыв. Ученые разработали уникальный метод, позволяющий возбуждать ядро атома тория-229 с помощью умеренного количества лазерного излучения. Ключом к успеху стало помещение атома тория в кристаллическую решетку, богатую фтором.
Инновационный подход заключается в том, что фтор создает сильную связь с электронами атома тория, требуя огромного количества энергии для их возбуждения. Это позволяет низкоэнергетическому лазерному излучению проникать непосредственно к ядру атома, вызывая его возбуждение. Варьируя энергию фотонов и измеряя скорость возбуждения, исследователи смогли определить энергию возбужденного состояния ядра с беспрецедентной точностью.
Значимость этого открытия трудно переоценить. Традиционные атомные часы, основанные на возбуждении электронов, подвержены влиянию множества внешних факторов, ограничивающих их точность. Нейтроны и протоны в ядре атома гораздо менее чувствительны к внешним воздействиям, что потенциально позволит создать намного более точные приборы для измерения времени и гравитации.
Кроме того, современные атомные часы представляют собой громоздкие устройства размером с комнату, требующие сложных вакуумных камер и систем охлаждения. Ядерные часы на основе тория обещают быть значительно компактнее, надежнее и портативнее, что открывает новые возможности для их практического применения.
Это достижение может иметь далеко идущие последствия для различных областей науки и техники. Более точные измерения времени и гравитации могут привести к прорывам в фундаментальной физике, космологии, геодезии и многих других областях. Кроме того, компактные и высокоточные ядерные часы могут найти применение в навигационных системах, телекоммуникациях и других технологиях, требующих исключительной точности измерения времени.
