Технологията обещава нова ера в прецизното измерване на времето

Научни екипи във Виена и Пекин конструираха първите в света действащи ядрени часовници, съобщават от Ройтерс. Независимото постижение на двата изследователски центъра отваря пътя към създаването на ново поколение свръхточни устройства, които ще разширят възможностите за навигация и изследване на фундаменталната физика.

Как работи новата технология

Двата екипа са публикували резултатите от своите разработки в престижното научно списание „Нейчър“. Според изследователите, макар новите устройства все още да не достигат показателите на най-добрите конвенционални атомни часовници, те имат потенциала да ги надминат значително в бъдеще.

Атомните часовници съществуват от 1949 година и измерват времето чрез лазери или микровълни, предизвикващи преходи на електрони между енергийни нива. За разлика от тях, ядрените часовници използват преходи вътре в самото атомно ядро. За целта учените са използвали изотопа торий-229, който е прецизно вграден в кристали от калциев флуорид. Лазерът при тази технология предизвиква енергийни преходи, свързани директно с протоните и неутроните.

Представители на китайския екип подчертават, че паралелното и независимо създаване на часовниците в Пекин и Виена доказва категорично надеждността на тази нова научна концепция.

Половин век научни търсения

Ръководителят на виенския изследователски екип Торстен Шум от Техническия университет във Виена обяснява, че създаването на подобно устройство е мечта за физиците от близо петдесет години. Неговата група работи по проекта от 2008 година насам. Тъй като атомното ядро е много по-малко от електронната обвивка и съответно по-слабо податливо на външни влияния, технологията гарантира непостижима до момента стабилност.

Въпреки успеха, разработката е в своя начален етап. Торстен Шум отбелязва, че часовниците се нуждаят от сериозно усъвършенстване, за да достигнат заложените целеви характеристики. Двата екипа са постигнали различни технологични предимства по време на работата си. Учените във Виена са създали ториеви кристали с по-висока концентрация и отлични оптични свойства, докато колегите им в Пекин са конструирали по-мощен лазер. Обединяването на тези две постижения може да доведе до скок в развитието на ядрените часовници.

Търсене на тъмна материя

Най-добрите съвременни атомни часовници натрупват отклонение от едва една секунда за милиарди години, което ги прави безценни за глобалните навигационни системи и телекомуникациите. Очаква се новите ядрени устройства да намерят приложение в сателитната навигация, геодезията, метеорологията и бързия пренос на данни.

Освен чисто практическите ползи, технологията предоставя нов инструмент за фундаменталната физика. Екипът от Виена вече е използвал своя прототип в експеримент за засичане на тъмна материя – невидимият компонент на Вселената, чието съществуване се доказва само чрез гравитационното му въздействие. Макар експериментът да не е открил тъмна материя, той категорично е доказал, че ядреният часовник може да извършва измервания с прецизност, конкурентна на най-добрите съвременни устройства.