Ny studie: genombrott i kärnspektroskopi kan förändra förståelsen av fundamentala naturkonstanter

StockholmEtt team av fysiker från UCLA har upptäckt ett nytt sätt att studera atomkärnor. De använde laser för att excitera en thoriumkärna. Denna metod kan bidra till att utveckla de mest precisa atomuren någonsin och möjliggöra att mäta fundamentala konstanter med större noggrannhet.

Nyckelpunkter:

• Forskare från UCLA använde laser för att excitera kärnan i en toriumatom.
• Detta kan leda till mer exakta atomur.
• Fundamentala konstanter som finstrukturkonstanten kan omdefinieras.

I nästan 50 år har forskare försökt använda laser för att excitera en atoms kärna, men elektronerna runt kärnan reagerar vanligtvis på ljuset och gör detta svårt. Ett team vid UCLA, lett av Professor Eric Hudson, fann en lösning genom att placera toriumatomer i en klar kristall som innehåller mycket fluor. Fluoren binder starkt med elektronerna och förhindrar dem från att reagera på lasern. Som ett resultat kan mer laserljus nå kärnan.

Den nya metoden förbättrar mätningen av tid, gravitation och andra områden avsevärt. Istället för att använda elektroner som dagens atomur, använder den sig av neutroner och protoner, vilka påverkas mindre av miljöförändringar. Detta gör mätningarna mycket mer exakta.

Det finns många möjliga användningsområden för en kärnklocka baserad på torium. Denna typ av klocka skulle vara mindre, hållbarare och lättare att transportera än dagens atomur. Den skulle också vara mer exakt än någon tidigare gjord klocka. En sådan klocka skulle kunna förändra hur vi navigerar och kommunicerar i djup rymd. Dessutom skulle den kunna hjälpa forskare att kontrollera om konstanter som finstrukturkonstanten verkligen förblir oförändrade över tid.

Läs också:

Idag · 18:00

Nya fynd: tropiska oväder sprider oväntad gammastrålning

Astronomer har föreslagit att finstrukturkonstanten kan ändras i olika delar av universum eller över tiden. Denna nya metod skulle kunna vara det bästa sättet att testa denna teori. Om det visar sig vara sant, kan det förändra vår förståelse av fysikens grundläggande lagar.

Studien i tidskriften Physical Review Letters för oss närmare extremt precisa mätningar. Dessa mätningar kan avslöja att saker vi tror är oföränderliga i naturen faktiskt kan förändras. Detta kan förändra vår förståelse av universum.

Hudsons team har arbetat med denna forskning i 15 år. De har gjort framsteg i att få mer exakta mätningar av atomkärnan. Detta kan hjälpa oss att bättre förstå materia, energi och de grundläggande reglerna för rum och tid.

Denna forskning finansierades av National Science Foundation. Denise Caldwell, som tillfälligt leder NSF:s avdelning för matematiska och fysikaliska vetenskaper, påpekade att precisa mätningar av grundläggande konstanter hjälper oss att förstå mer om universum. Denna nya teknik kan innebära en stor skillnad.

Sammanfattningsvis är detta genombrott inom kärnspektroskopi inte bara en akademisk framgång. Det har praktiska tillämpningar som kan påverka tidmätning, navigation och kommunikationstekniker. Ännu viktigare är att det öppnar nya möjligheter för att förstå naturens grundläggande konstanter. Detta kan omdefiniera vår förståelse av universum.