Научниците ги создадоа првите нуклеарни часовници: како го мерат времето

Научниците ги конструираа првите нуклеарни часовници – уреди што во иднина би можеле да помогнат во попрецизното мерење на времето, како и во подоброто разбирање на фундаменталните закони на физиката.

Станува збор за два независни прототипа на новата генерација атомски часовници, кои го мерат времето следејќи ги промените во самото атомско јадро, односно меѓу протоните и неутроните, пишува Еуроњуз.

Атомските часовници се користат за исклучително прецизно мерење на времето уште од 1949 година.

Следење на електрони 

Нивната работа досега се засноваше на следење на електроните додека тие преминуваат помеѓу различни енергетски нивоа во атомите. Новите истражувања покажуваат дека и самото атомско јадро би можело да послужи како референтна точка.

Резултатите беа објавени од истражувачки тимови од кинескиот Универзитет Цингхуа и поврзаните институции, како и од Техничкиот универзитет во Виена. Наодите беа објавени вчера во две посебни статии во списанието Нејчр.

Нуклеарните часовници не се класични уреди што едноставно го покажуваат времето. Станува збор за исклучително прецизни системи што го одредуваат времето врз основа на промените во атомското јадро.

За разлика од денешните часовници, кои со текот на времето можат малку да доцнат или да брзаат, нуклеарните часовници во иднина би можеле да овозможат уште попрецизно мерење на времето од постојните атомски часовници.

Технологии за секојдневна употреба 

Таквата прецизност е значајна и за технологиите за секојдневна употреба.

Прецизното мерење на времето е основа за функционирањето на ГПС-навигацијата, мобилните мрежи и интернетот. Нуклеарните часовници би можеле дополнително да ја зголемат прецизноста на навигациските системи и сигурноста на комуникациските мрежи.

Новиот часовник се заснова на ториум-229, редок атом чие јадро може да ги менува енергетските состојби под влијание на ултравиолетова ласерска светлина. Тоа е единственото познато атомско јадро што има такво својство.

За потребите на истражувањето, научниците развиле посебен ласер што емитува ултравиолетова светлина со бранова должина од 148,4 нанометри. Ласерскиот зрак го насочиле кон мали кристали од калциум флуорид што содржат ториум-229.

Концептот на часовникот 

Клучниот резултат од истражувањето е потврда дека концептот на нуклеарен часовник навистина функционира. За време на тестирањето, ласерот остана синхронизиран со јадрото на ториум-229 и одржуваше стабилен ритам, постигнувајќи прецизност од приближно 10⁻¹⁵.

Во објавените трудови се наведува дека оваа технологија би можела да има значајна улога и во истражувањето на фундаменталната физика, иако конкретните можности за нејзината примена сè уште не се детално разработени.