Текст опубликован в личном блоге и его автор не имеет отношения к администрации сайта
Атомные часы, несмотря на конструкцию (они могут отсчитывать время без потери секунды в течение миллиардов лет), основаны на анализе скачков энергии электронов, стимулированных лазерным светом. С метрологической точки зрения это решение имеет один недостаток: электроны вращаются вокруг периферии атома, что делает их уязвимыми для незначительных помех со стороны окружающей среды.
Идея ядерных часов, предложенная еще в 2003 году, предполагала отказ от этого метода в пользу измерения энергии внутри самого атомного ядра. Поскольку ядро расположено глубоко в центре атома, оно хорошо защищено от внешних помех, что теоретически могло бы обеспечить беспрецедентную стабильность измерений.
Однако создание такого устройства представляло собой монументальную задачу. Изменение состояний внутри атомного ядра обычно требует чрезвычайно большого количества энергии. Это было совершенно недоступно для современных лазеров.
Решением оказался торий-229. Торий — это встречающийся в природе химический элемент (радиоактивный металл), а число 229 обозначает его конкретную разновидность, называемую изотопом. Он обладает уникальной особенностью: его ядру требуется исключительно мало энергии, чтобы «перескочить» в более высокое состояние, что позволяет часам тикать. Вместо огромной дозы энергии (поставляемой, например, рентгеновскими лучами), для его возбуждения достаточно точного света специального лазера, излучающего вакуумное ультрафиолетовое излучение.
В ходе новаторских исследований обе группы исследователей внедрили ядра этого конкретного изотопа в прозрачные кристаллы фторида кальция, создав таким образом сердце новых часов. Европейская команда сосредоточилась на создании полностью автономного устройства. Чтобы гарантировать точность хода новых ядерных часов, исследователи постоянно сравнивали их работу с традиционными атомными часами. Результаты подтвердили, что новая технология работает очень стабильно.
Кроме того, физики сразу же использовали исключительную точность своего изобретения для поиска темной материи. Предполагается, что это неуловимое вещество может минимально влиять на работу высокочувствительных часов. Хотя ученые еще не обнаружили его, точность оборудования позволила им исключить некоторые ошибочные теории о свойствах темной материи, что уже является прорывом для астрофизики.
В настоящее время новые конструкции еще не превосходят рекорды точности, установленные лучшими атомными часами (которые прошли 70 лет непрерывного развития и совершенствования). Однако они являются ещё одним доказательством того, что физическая теория может работать на практике.