Przyszłość czasu: kompaktowe zegary optyczne oparte na zjawiskach nuklearnych

WarsawNaukowcy pracują nad opracowaniem zegarów jądrowych, które stanowią nowy rodzaj niezwykle precyzyjnych urządzeń do pomiaru czasu. Te zegary korzystają z naturalnych drgań jąder atomowych, zwłaszcza izotopu 229 Th, do mierzenia czasu z większą dokładnością niż tradycyjne zegary atomowe. Izotop 229 Th jest wyjątkowy, gdyż charakteryzuje się długim okresem trwałości i zużywa niewiele energii do zmiany stanów, co czyni go odpowiednim dla Jądrowych Zegarów Optycznych. Aby zrealizować projekt zegarów jądrowych, badacze analizują podstawowe cechy izotopu 229 Th i poszukują nowych metod skutecznego kontrolowania jego stanów.

Aby stworzyć działające jądrowe zegary optyczne, konieczne jest zrealizowanie kilku kluczowych etapów.

• Zrozumienie podstawowych właściwości izotopu 229 Th.
• Rozwijanie technik manipulacji stanem jądrowym.
• Tworzenie materiałów zdolnych do przechowywania izotopu.
• Pokazanie kontrolowanej ekscytacji i rozpadu.

Zespół z Uniwersytetu Okayama, kierowany przez profesora nadzwyczajnego Takahiro Hirakiego, osiągnął sukces w stworzeniu kryształów CaF2 domieszkowanych izotopem tor-229, który jest przezroczysty dla promieniowania VUV. Wykazali, że za pomocą promieniowania rentgenowskiego można kontrolować populację stanu izomerycznego, co stanowi ważny krok w kierunku opracowania jądrowego zegara w stanie stałym. Dzięki zdolności do manipulowania stanami jądra i inicjowania emisji promieniowania, naukowcy mogą teraz skutecznie zmieniać pozycję stanu izomerycznego. To odkrycie ma kluczowe znaczenie, ponieważ umożliwia precyzyjną kontrolę przejść jądrowych.

Potencjalne Zastosowania i Szerokie Skutki

Zobacz również:

Dzisiaj · 04:55

Nowa metoda pozwala badać aktywność genów w żywym ludzkim mózgu bezinwazyjnie

Zegary atomowe mogą nie tylko niezwykle dokładnie mierzyć czas, ale także przyczynić się do postępu w różnych dziedzinach technologii i nauki. Przykładowo, mogą one zwiększyć precyzję systemów GPS. Co więcej, otwierają nowe możliwości w zakresie tworzenia przenośnych czujników grawitacji, co mogłoby mieć ogromne znaczenie dla geofizyki i eksploracji kosmosu.

Zegary jądrowe znajdują zastosowanie w badaniach podstawowych z zakresu fizyki. Dzięki swojej precyzji, umożliwiają naukowcom sprawdzanie, czy stałe fizyczne pozostają niezmienne w czasie. Takie badania mogą ujawnić, czy stałe, takie jak stała struktury subtelnej, ulegają zmianom, co mogłoby podważyć obecne teorie i ułatwić zrozumienie ciemnej energii we wszechświecie.

Zegary jądrowe nie tylko dążą do większej precyzji, ale również odkrywają nowe aspekty fizyki. Postępy w tej dziedzinie mogą zmienić nasze rozumienie czasu i wszechświata, co wpłynie na technologię i naukę. Połączenie fizyki jądrowej z pomiarem czasu otwiera nową erę badań, prowadząc do przyszłości, w której te niewielkie i przenośne zegary staną się istotne zarówno w codziennych urządzeniach, jak i zaawansowanych badaniach.