Nowe badania: przełom w spektroskopii jądrowej może zmienić nasze zrozumienie stałych fundamentalnych

WarsawZespół fizyków z UCLA odkrył nową metodę badania jąder atomowych. Wykorzystali lasery do wzbudzenia jądra atomu toru. Ta technika może przyczynić się do stworzenia najdokładniejszych zegarów atomowych w historii oraz umożliwić naukowcom precyzyjniejsze mierzenie stałych fundamentalnych.

Zespół z UCLA wykorzystał lasery do wzbudzenia jądra atomu toru. To odkrycie może przyczynić się do stworzenia bardziej precyzyjnych zegarów atomowych. Istnieje również możliwość, że fundamentalne stałe, takie jak stała struktury subtelnej, zostaną na nowo zdefiniowane.

Przez prawie 50 lat naukowcy próbowali wzbudzić jądro atomowe za pomocą laserów, jednak elektrony otaczające jądro zazwyczaj reagują na światło, co utrudnia ten proces. Zespół z UCLA pod kierunkiem profesora Erica Hudsona znalazł rozwiązanie, umieszczając atomy toru w przezroczystym krysztale zawierającym dużą ilość fluoru. Fluor silnie wiąże się z elektronami, uniemożliwiając im reakcję na działanie lasera. Dzięki temu więcej światła laserowego może dotrzeć do jądra.

Nowa metoda znacznie ulepsza pomiar czasu, grawitacji i innych dziedzin. W odróżnieniu od obecnych zegarów atomowych, które wykorzystują elektrony, ta metoda korzysta z neutronów i protonów, które są mniej podatne na zmiany środowiskowe. Dzięki temu pomiary są dużo dokładniejsze.

Istnieje wiele potencjalnych zastosowań dla zegara jądrowego bazującego na torze. Tego rodzaju zegar byłby mniejszy, wytrzymalszy i łatwiejszy do przenoszenia niż współczesne zegary atomowe. Byłby także bardziej precyzyjny niż jakikolwiek zegar stworzony do tej pory. Taki zegar mógłby zrewolucjonizować naszą nawigację i komunikację w przestrzeni kosmicznej. Dodatkowo, mógłby pomóc naukowcom w sprawdzaniu, czy stałe, takie jak stała struktury subtelnej, rzeczywiście pozostają niezmienne w czasie.

Zobacz również:

Dzisiaj · 18:00

Tropikalne burze przynoszą zaskakujące emisje gamma

Astronomowie zasugerowali, że stała struktury subtelnej może zmieniać się w różnych częściach wszechświata lub w czasie. Ta nowa metoda może być najlepszym sposobem na przetestowanie tej hipotezy. Jeśli okaże się prawdziwa, może zmienić nasze rozumienie podstawowych praw fizyki.

Badania opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters przybliżają nas do bardzo precyzyjnych pomiarów. Te pomiary mogą ujawnić, że rzeczy, które uważamy za stałe w naturze, mogą się w rzeczywistości zmieniać. To mogłoby zmienić nasze postrzeganie wszechświata.

Zespół Hudsona pracował nad tym badaniem przez 15 lat. Udało im się osiągnąć postępy w uzyskiwaniu bardziej precyzyjnych pomiarów jądra atomu. Może to pomóc w lepszym zrozumieniu materii, energii oraz podstawowych zasad rządzących przestrzenią i czasem.

Badania te zostały sfinansowane przez Narodową Fundację Nauki. Denise Caldwell, tymczasowa przewodnicząca Dyrekcji Nauk Matematycznych i Fizycznych NSF, stwierdziła, że precyzyjne pomiary stałych fundamentalnych pozwalają nam lepiej zrozumieć wszechświat. Ta nowa technologia może wprowadzić znaczące zmiany.

Podsumowując, to przełomowe odkrycie w dziedzinie spektroskopii jądrowej nie jest tylko osiągnięciem akademickim. Ma praktyczne zastosowania, które mogą wpłynąć na technologie związane z pomiarem czasu, nawigacją i komunikacją. Co ważniejsze, otwiera nowe drogi do zrozumienia fundamentalnych stałych przyrody. Może to przekształcić nasze postrzeganie wszechświata.