Две команды физиков — из Вены и Пекина — независимо друг от друга запустили первые в истории ядерные часы, отсчитывающие время по колебаниям ядер тория.
В основе устройств лежит поведение ядер тяжёлого радиоактивного элемента тория, точнее — его изотопа торий-229. Ядро переключается между двумя состояниями, которые называют изомерами, а лазерный луч заставляет его совершать эти переходы. Подсчитывая частоту переключений, можно измерять время. Сама идея родилась ещё в 2003 году, когда учёные догадались искать резонансную частоту тория-229. Понадобилось два десятилетия, чтобы её обнаружить: она отвечает длине волны 148 нанометров, то есть лежит глубоко в ультрафиолетовом диапазоне.
Дальше встала задача со стабильностью. Лазер, как и любой механизм, может «уплывать» по частоте — примерно как маятник постепенно замедляется и требует завода. И в Пекине, и в Вене построили петли обратной связи: системы, которые замеряют дрейф и подправляют частоту лазера, удерживая ход часов ровным.
Обе группы просветили лазером кристалл с торием и зафиксировали быстрые колебания ядер. Подходы оказались разными, а результат — похожим. Венский вариант терял бы одну секунду за несколько миллионов лет. Пекинский вышел чуть точнее: если бы эти часы шли с момента падения астероида, погубившего динозавров 65 миллионов лет назад, к сегодняшнему дню они отстали бы всего секунды на две.
Результаты обеих работ опубликованы в журнале Nature. Пока ядерные часы не готовы заменить всемирную сеть атомных часов, на которую опираются GPS и само определение секунды. Они и не самый точный хронометр: лучшие атомные часы примерно в 10 000 раз надёжнее и потеряли бы секунду лишь за более чем 100 миллиардов лет. Но исследователи рассчитывают, что характеристики первых ядерных часов будут быстро расти — по мере появления более совершенных кристаллов и более мощных лазеров.
Загрузка...
