Doorbraak in nucleaire spectroscopie: thorium-lasers kunnen fundamentele constanten herschrijven

AmsterdamEen team van natuurkundigen aan de UCLA heeft een nieuwe methode ontdekt om atoomkernen te bestuderen. Ze gebruikten lasers om de kern van een thoriumatoom te prikkelen. Deze benadering kan bijdragen aan de ontwikkeling van de meest nauwkeurige atoomklokken ooit en wetenschappers in staat stellen fundamentele constanten preciezer te meten.

Belangrijke punten:

• Onderzoekers van UCLA gebruikten lasers om de kern van een thoriumatoom te stimuleren.
• Dit kan resulteren in nauwkeurigere atoomklokken.
• Fundamentele constanten zoals de fijnstructuurconstante kunnen mogelijk opnieuw worden gedefinieerd.

Al bijna 50 jaar proberen wetenschappers de kern van een atoom op te wekken met lasers, maar de elektronen rondom de kern reageren meestal op het licht, wat dit bemoeilijkt. Een team van UCLA, onder leiding van professor Eric Hudson, vond een oplossing door thoriumatomen in een transparant kristal met veel fluor te plaatsen. Het fluor bindt sterk met de elektronen, waardoor ze niet op de laser reageren. Hierdoor kan er meer laserlicht de kern bereiken.

De nieuwe methode verbetert de nauwkeurigheid van tijdsmeting, zwaartekracht en andere gebieden aanzienlijk. In plaats van elektronen zoals bij bestaande atoomklokken, gebruikt deze techniek neutronen en protonen, die minder vatbaar zijn voor invloeden van buitenaf. Dit zorgt voor veel preciezere metingen.

Er zijn veel mogelijke toepassingen voor een thorium-atoomklok. Dit type klok zou kleiner, sterker en makkelijker draagbaar zijn dan de huidige atoomklokken. Bovendien zou het nauwkeuriger zijn dan welke klok dan ook. Zo'n klok zou de manier waarop we navigeren en communiceren in de diepe ruimte kunnen veranderen. Daarnaast zou het wetenschappers kunnen helpen om te onderzoeken of constante waarden zoals de fijnstructuurconstante echt onveranderd blijven over tijd.

Lees ook:

Vandaag · 18:00

Onweerswolken verstrooien onverwachte gammagolven in de tropen

Astronomen hebben gesuggereerd dat de fijnstructuurconstante mogelijk varieert op verschillende plaatsen in het universum of door de tijd heen. Deze nieuwe methode zou de beste manier kunnen zijn om dit idee te toetsen. Als dit waar blijkt te zijn, kan het ons begrip van de fundamentele natuurwetten veranderen.

Het onderzoek in het tijdschrift Physical Review Letters brengt ons dichter bij uiterst nauwkeurige metingen. Deze metingen kunnen onthullen dat zaken die we voorheen als constant beschouwden in de natuur, mogelijk toch veranderen. Dit zou onze kijk op het universum kunnen veranderen.

Het team van Hudson werkt al 15 jaar aan dit onderzoek. Ze hebben vooruitgang geboekt in het nauwkeuriger meten van de atoomkern. Dit kan ons helpen meer te begrijpen over materie, energie en de fundamentele wetten van ruimte en tijd.

De Nationale Wetenschapsstichting financierde dit onderzoek. Denise Caldwell, de tijdelijke leider van de Directie Wiskunde en Fysische Wetenschappen van de NSF, verklaarde dat nauwkeurige metingen van fundamentele constanten ons meer inzicht geven in het universum. Deze nieuwe technologie zou een groot verschil kunnen maken.

Samengevat betekent deze doorbraak in nucleaire spectroscopie meer dan alleen een wetenschappelijke prestatie. Het heeft praktische toepassingen die invloed kunnen hebben op tijdmeting, navigatie en communicatietechnologieën. Wat nog belangrijker is, het opent nieuwe mogelijkheden om de fundamentele natuurconstanten beter te begrijpen. Dit kan onze kijk op het universum ingrijpend veranderen.