Созданы самостабилизирующиеся ядерные часы с точностью до 1 секунды за 30 млн лет
- Команда TU Wien создала систему, которая использует ядра тория в кристалле для автоматической коррекции частоты лазера.
- Прототип работал более 24 часов без внешнего вмешательства; измеренная точность соответствует примерно 1 секунде за 30 млн лет.
- Этот показатель рассчитан по измерениям, а не подтверждён многолетним испытанием; разработка пока уступает лучшим оптическим атомным часам.
Почему это важно: Ядра более чем в 10 000 раз меньше атомов и слабее подвержены некоторым внешним воздействиям, влияющим на точность измерений.
Учёные Венского технического университета (TU Wien) создали первый самостабилизирующийся ядерный хронометр, которому не нужны обычные атомные часы для поддержания стабильности. Устройство использует переходы между энергетическими состояниями ядер тория, чтобы автоматически корректировать частоту лазера.
Прототип проработал более 24 часов без вмешательства извне, а измеренная относительная ошибка составила примерно в 1 секунду за 30 млн лет. Пока разработка уступает лучшим оптическим атомным часам, но впервые демонстрирует независимую стабилизацию ядерного хронометра.
В основе технологии — необычное свойство ядер тория: два их энергетических состояния разделены настолько малой разницей энергий, что переход между ними можно вызвать лазером. Для большинства атомных ядер такие переходы требуют значительно больших энергий. В апреле 2024 года впервые экспериментально вызвали этот переход лазерным излучением. Осенью того же года учёные связали установку с обычными оптическими атомными часами, подтвердив возможность использовать ядра тория в качестве эталона времени.
Теперь команда реализовала следующий этап: создала систему, которая сама поддерживает стабильность лазера. Её основа — специальный кристалл с атомами тория, изготовленный в TU Wien. Ядра поглощают лазер только при определённой частоте. Если частота начинает отклоняться, то поглощение ослабевает, система фиксирует изменение и автоматически корректирует лазер. В обычных атомных часах для такой стабилизации используют переходы между энергетическими состояниями электронов, в новой установке ту же функцию выполняют атомные ядра.
Преимущество ядерного подхода связано с тем, что ядра более чем в 10 000 раз меньше атомов и слабее подвержены некоторым внешним воздействиям, способным влиять на точность измерений. Однако показатель в 1 секунду за 30 млн лет — расчётный эквивалент измеренной точности, а не результат многолетнего испытания. Авторы рассчитывают улучшить характеристики системы с помощью более мощных лазеров и кристаллов тория более высокого качества. В перспективе ядерные часы могут превзойти существующие атомные стандарты времени и повысить точность измерений других физических величин.
© iXBT
