Nukleär spektroskopi: En ny era för att mäta fundamentala naturkonstanter och dess påverkan.

StockholmFysiker vid UCLA har gjort ett stort framsteg inom nukleär spektroskopi. Genom att använda laserljus för att excitera atomens kärna kan de förändra hur vi mäter tid, gravitation och andra områden. Detta framsteg kan avsevärt öka mätprecisionen. Här är huvudpunkterna:

• Toriumatomer placerades i en genomskinlig kristall som innehåller mycket fluor.
• Laserstrålar användes för att excitera toriumkärnan.
• Denna metod minskar störningar från elektroner, vilket möjliggör exakta mätningar.

Att använda en atoms kärna kan förbättra noggrannheten hos klockor. Nuvarande atomklockor förlitar sig på elektroner, vilka kan påverkas av omgivningen och därmed begränsa deras precision. Neutroner och protoner i kärnan påverkas mindre av miljön. Därför skulle kärnklockor kunna vara de mest exakta klockorna som finns.

Eric Hudson, en professor vid UCLA, ledde ett projekt som tog 15 år. Hans team lyckades få neutronerna i torium-229-kärnor att reagera på laserljus. Elektronerna i kristallen band sig starkt med fluor, vilket gjorde att lågenergiljus kunde nå kärnan. Detta gjorde det möjligt för toriumkärnorna att absorbera och återutsända fotoner, vilket möjliggjorde exakta mätningar.

Astronomiska observationer antyder att värden som finstrukturkonstanten kanske kan förändras. Denna konstant avgör styrkan hos krafterna som håller ihop atomer. Om det sker en förändring, kan också våra fundamentala naturlagar förändras. Mer precisa mätningar kan visa på denna variation. Hudsons team har som mål att testa dessa möjliga förändringar.

Tekniken har också praktiska tillämpningar:

• Förbättrad GPS- och mobiltelefonteteknologi.
• Mer exakta navigations- och kommunikationssystem.
• Mindre och mer bärbara atomur.

Atommor idag är stora och kräver speciella verktyg, såsom vakuumkammare och kylsystem. En kärnklocka som använder torium skulle vara mindre och mer exakt.

Läs också:

Idag · 09:56

En ny era för organacceptans genom nanoteknik

Den amerikanska National Science Foundation finansierade denna forskning. Denise Caldwell förklarade att noggrann mätning av konstanter har lett till viktiga teknologiska framsteg. Denna teknik, som baseras på kärnan, kan mäta konstanterna med sådan precision att deras värden verkar förändras.

Ny kärnspektroskopi kan hjälpa forskare att upptäcka nya egenskaper hos atomer. Den gör det möjligt för dem att observera hur atomer samverkar med energi och sin omgivning. Detta kommer att underlätta testningen av grundläggande teorier om materia, energi och universums lagar.

Hudsons team upptäckte att med mer precisa mätverktyg kan vi se olika konstanter. Deras forskning förbättrar dessa noggranna mätningar och kan leda till nya vetenskapliga upptäckter.

Forskare har placerat thorium-229-atomer i en kristall och använt en laser för att excitera kärnan. Denna prestation är viktig eftersom den ger det mest känsliga testet för att kontrollera om de fundamentala konstanterna förblir oförändrade. Denna metod kan revolutionera hur vi mäter dessa konstanter i universum.

Denna enkla metod öppnar för nya möjligheter. Framtida studier kan undersöka de stora okända i universum. Det finns många spännande möjligheter.