Время становится ещё точнее: представлены первые ядерные часы

Группа исследователей из совместного института, JILA (Joint Institute for Laboratory Astrophysics), занимающегося исследованиями в области физики, астрофизики и химии и Национального института стандартов и технологий (NIST), представила новую концепцию измерения времени — «ядерные» часы. Это устройство использует минутные сигналы от ядра атома для отсчёта времени, что потенциально может привести к созданию самых точных часов в мире.

Целью создания ядерных часов является достижение высочайшего уровня точности в измерении времени. Обычные часы, использующие кварцевый кристаллический генератор, не могут обеспечить необходимую точность для некоторых научных измерений, таких как проверка положения космических аппаратов. Атомные часы, использующие лазерный свет для измерения времени, также имеют свои ограничения. Ядерные часы, использующие скачки энергии в ядре атома, могут стать решением этой проблемы.

Художественное изображение «ядерных» часов. Источник: Oliver Diekmann, TU Wien

Ядерные часы используют ультрафиолетовый свет для совершения энергетических скачков в ядре атома тория. Это позволяет измерять время с высокой точностью, не зависящей от измерения электронов, которые могут быть «измотаны» и подвержены погрешностям блуждающими электромагнитными полями. Использование тория вместо других материалов позволяет избежать необходимости в специально организованном дополнительно рентгеновском излучении.

Недавно представленные ядерные часы не точнее лучших современных атомных часов, но исследователи уверены, что они смогут обогнать эти устройства в ближайшие годы. «Первые автомобили были не быстрее экипажей. Дело было во внедрении новой концепции.

И это именно то, чего мы сейчас достигли с ядерными часами», — сказал Торстен Шумм, физик из Венского технического университета.

Ядерные часы могут иметь значительные последствия для научных исследований, особенно в области космических исследований. Точное измерение времени необходимо для проверки положения космических аппаратов и других высокоточных измерений. Кроме того, ядерные часы могут быть использованы в других областях, таких как навигация и телекоммуникации.

«Представьте себе наручные часы, которые не будут терять ни секунды, даже если вы оставите их работать на миллиарды лет. Хотя мы ещё не совсем достигли этого, это исследование приближает нас к такому уровню точности», — сказал Цзюнь Йе, физик из NIST и JILA.

«С этим первым прототипом мы доказали: торий можно использовать в качестве хронометра для сверхточных измерений. Осталось только провести техническую разработку, и больше никаких серьёзных препятствий не ожидается», — добавил Торстен Шумм.