Toekomst opbouwen met compacte nucleaire tijdmeters

AmsterdamWetenschappers zijn bezig met de ontwikkeling van nucleaire klokken, een nieuw soort uiterst nauwkeurige tijdmeetinstrumenten. Deze klokken maken gebruik van de natuurlijke trillingen van atoomkernen, met name van de 229 Th isotoop, om de tijd nog preciezer te meten dan de reguliere atoomklokken. De 229 Th isotoop is bijzonder omdat het een lange levensduur heeft en weinig energie verbruikt om van toestand te veranderen, wat het geschikt maakt voor nucleaire optische klokken. Om nucleaire klokken werkelijkheid te maken, onderzoeken onderzoekers de fundamentele eigenschappen van de 229 Th isotoop en ontwikkelen ze nieuwe methoden om deze toestanden effectief te beheersen.

Voor het ontwikkelen van functionerende nucleaire optische klokken zijn verschillende cruciale stappen nodig.

• Inzicht krijgen in de fundamentele eigenschappen van 229 Th.
• Ontwikkelen van technieken om nucleaire staten te manipuleren.
• Materialen synthetiseren die de isotoop kunnen herbergen.
• Gereguleerde excitatie en verval aantonen.

Een team van de Okayama Universiteit, onder leiding van assistent-professor Takahiro Hiraki, is er in geslaagd om CaF2-kristallen te maken die gedopeerd zijn met 229 Th en transparant zijn voor VUV. Ze hebben aangetoond dat het mogelijk is om met behulp van röntgenstralen de populatie van de isomere toestand te controleren, wat een belangrijke stap is richting de ontwikkeling van een vastestofkernklok. Door kernstaten te beheren met röntgenstralen en radiatieve verval te triggeren, kunnen wetenschappers nu effectief de positie van de isomere toestand veranderen. Deze ontdekking is cruciaal omdat het een precieze controle van nucleaire overgangen toestaat.

Mogelijke Toepassingen en Verreikende Gevolgen

Lees ook:

Vandaag · 16:32

Breinstructuur en politieke overtuigingen: intrigerende verbanden ontdekt

Kernklokken kunnen meer dan alleen nauwkeurig de tijd aangeven. Ze worden verwacht verschillende technologieën en wetenschappelijke gebieden te verbeteren. Zo kunnen ze GPS-systemen nauwkeuriger maken. Daarnaast bieden ze mogelijkheden voor de ontwikkeling van draagbare zwaartekrachtsensoren, wat een aanzienlijke invloed kan hebben op gebieden zoals geofysica en ruimteverkenning.

Kernklokken spelen een rol in het fundamentele natuurkundeonderzoek. Hun precisie stelt wetenschappers in staat om te controleren of natuurconstanten in de loop der tijd onveranderd blijven. Deze controles kunnen aantonen of constanten zoals de fijnstructuurconstante veranderen; dit zou bestaande opvattingen op de proef kunnen stellen en wetenschappers meer kunnen leren over donkere energie in het universum.

Nucleaire klokken gaan niet alleen over meer precisie, maar ook over het ontdekken van nieuwe aspecten van de natuurkunde. Naarmate er vorderingen worden gemaakt in dit gebied, kan ons begrip van tijd en het universum veranderen, met invloed op technologie en wetenschap. De combinatie van kernfysica en tijdmeting markeert een nieuwe fase van verkenning, leidend naar een toekomst waarin deze kleine en draagbare klokken belangrijk worden voor zowel dagelijkse apparaten als geavanceerd onderzoek.