Ученые разрабатывают ядерные часы

Ученые из Объединенного института лабораторной астрофизики (JILA) и Венского технического университета разрабатывают ядерные часы на основе тория-229, которые могут изменить наши представления о времени. В отличие от обычных атомных часов, использующих электронные переходы, эти новые часы функционируют с использованием переходов внутри ядер атома тория-229. Основное преимущество ядерных часов в том, что их переходы меньше подвержены влиянию окружающей среды, что делает их более стабильными.

Недавно группа ученых опубликовала статью в журнале Nature, где они представили первые расчёты частот ядерного перехода тория-229 в специально разработанном кристалле. Эти расчёты подтвердили возможность использования ядерного перехода для создания точного хронометра. Позднее было опубликовано новое исследование в журнале Physical Review Letters, где команда анализировала, как изменения температуры влияют на энергетические уровни ядер тория.

В экспериментах ученые использовали кристалл фторида кальция (CaF₂), в который был внедрен торий-229. Эта методика позволяет достичь более высокой плотности ядер тория, чем при использовании ионных ловушек. В ходе исследований ученые охлаждали и нагревали кристалл, что позволило выявить, что один из переходов тория значительно менее чувствителен к температурным изменениям.

Теперь ученые ищут оптимальную температуру, при которой частота ядерного перехода будет практически независима от температуры. Однако цель этих исследований не ограничивается только созданием более стабильных часов. Они также важны для фундаментальной физики, и ученые надеются, что они помогут в поиске тёмной материи.