톨륨-229 얇은 필름: 원자 시계의 정밀성과 접근성 혁신하기
SeoulUCLA의 과학자들은 기존의 토륨으로 도핑된 크리스탈 대신 토륨-229를 얇은 필름 형태로 사용하여 원자 시계를 개선하는 데 성과를 이뤘습니다. 이 변화는 희소성과 높은 방사능이라는 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다. 토륨-229 얇은 필름의 사용은 원자 시계를 더욱 작고 저렴하게 만들어, 보편화할 수 있는 가능성을 높이고 있습니다.
토륨-229 얇은 막은 여러 장점을 지닙니다. 방사능 수치가 낮아 안전하게 사용할 수 있으며, 대량 생산과 비용 절감이 가능합니다. 안정적인 원자핵 환경을 제공하여 정확도를 향상시킵니다.
원자 시계는 원자의 진동을 추적하여 작동합니다. 기존 원자 시계를 사용하면, 진공 상태에서 원자를 가두고 냉각하여 정확한 시간 측정을 얻을 수 있습니다. 그러나 이러한 장치들은 크고 복잡합니다. 토륨-229 박막을 사용하면 훨씬 빠른 속도의 핵 에너지 변화를 통해 더 작고 간단한 해결책이 될 수 있습니다. 핵 시계는 시간 측정 정밀도의 새로운 기준을 제시할 수 있습니다. 이들의 향상된 안정성과 정확성은 다양한 과학 및 산업 분야에서 유용하게 활용될 수 있습니다.
토륨 기반 시계는 단순히 시간을 측정하는 것을 넘어 과학자들이 물리학의 기본 법칙을 탐구할 기회를 제공합니다. 정밀한 핵 분광법을 통해 연구자들은 원자핵의 상호 작용을 연구할 수 있습니다. 이러한 세밀한 분석은 물질과 에너지에 관한 현재 이론을 검증하는 데 도움을 줄 수 있으며, 새로운 과학적 발견으로 이어질 가능성도 있습니다.
토륨 시계는 정밀성과 안정성을 개선함으로써 위성 내비게이션, 통신, 고주파 거래에 혁신을 가져올 수 있습니다. 이는 해당 분야의 성능 향상에 기여할 것입니다. 토륨 필름 제작 방법이 개선됨에 따라, 정밀한 시간 측정이 필요한 모든 기술에서 필수적인 요소로 자리 잡을 수 있습니다.
토륨 필름 기술은 일상에서 정밀한 시간 측정을 가능하게 하는 미래를 열어줄 수 있습니다. 이 혁신적인 발전은 과학 연구와 다양한 사업 분야에서 현재의 원자 시계의 능력을 뛰어넘는 효과를 가져올 수 있습니다.
연구는 여기에서 발표되었습니다:
http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-08256-5및 그 공식 인용 - 저자 및 저널 포함 - 다음과 같습니다
Chuankun Zhang, Lars von der Wense, Jack F. Doyle, Jacob S. Higgins, Tian Ooi, Hans U. Friebel, Jun Ye, R. Elwell, J. E. S. Terhune, H. W. T. Morgan, A. N. Alexandrova, H. B. Tran Tan, Andrei Derevianko, Eric R. Hudson. 229ThF4 thin films for solid-state nuclear clocks. Nature, 2024; 636 (8043): 603 DOI: 10.1038/s41586-024-08256-5
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