Tunn toriumfilm kan omvandla teknikvärlden med förbättrad noggrannhet och tillgänglighet i atomklockor
StockholmForskare vid UCLA har gjort framsteg med att förbättra atomklockor genom att använda thorium-229 i tunna filmer istället för de vanliga thoriumkristallerna. Denna förändring bidrar till att lösa problemen med brist och högre radioaktivitet som kom med att använda thoriumkristaller. Användningen av thorium-229 i tunnfilm kan göra atomklockor mindre, billigare och mer tillgängliga.
Tunnfilmer av torium-229 erbjuder betydande fördelar: De har låg radioaktivitet, vilket gör dem säkrare att använda. Dessutom kan de produceras i stora mängder och till en lägre kostnad. Dessa filmer ger en stabil miljö för kärnor, vilket förbättrar noggrannheten.
Atomklockor fungerar genom att spåra atomers vibrationer. För att göra detta fångar nuvarande atomklockor in atomer i vakuumkammare och kyler dem för att få precisa tidsmätningar. Dessa system är dock stora och komplicerade. Tunna filmer av thorium-229 kan erbjuda en mindre och enklare lösning genom att använda kärnenergiförändringar som sker i en mycket snabbare takt. En kärnklocka skulle kunna sätta nya standarder för precision vid tidsmätning. Dess förbättrade stabilitet och noggrannhet skulle kunna göra den användbar i många vetenskapliga och industriella områden.
Klockor baserade på torium gör mer än att enbart hålla tiden; de möjliggör för forskare att utforska fysikens grundläggande lagar. Genom detaljerad nukleär spektroskopi kan forskarna studera hur atomkärnor samverkar. Denna noggranna undersökning kan bidra till att pröva aktuella teorier om materia och energi och kan till och med leda till nya vetenskapliga upptäckter.
Toriummiklockor kan förbättra satellitnavigering, telekommunikation och högfrekvenshandel genom att erbjuda bättre precision och stabilitet. Detta skulle leda till betydande förbättringar i prestation inom dessa områden. När metoderna för att framställa toriumfilmer utvecklas, kan de bli avgörande för teknik som kräver den mest exakta tidhållningen.
Toritfilmsteknologi kan bana väg för en framtid där exakt tidsmätning blir möjlig och nyttig i vardagen. Denna innovation kan förbättra vetenskaplig forskning och olika affärstillämpningar, överträffande dagens atomur.
Studien publiceras här:
http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-08256-5och dess officiella citering - inklusive författare och tidskrift - är
Chuankun Zhang, Lars von der Wense, Jack F. Doyle, Jacob S. Higgins, Tian Ooi, Hans U. Friebel, Jun Ye, R. Elwell, J. E. S. Terhune, H. W. T. Morgan, A. N. Alexandrova, H. B. Tran Tan, Andrei Derevianko, Eric R. Hudson. 229ThF4 thin films for solid-state nuclear clocks. Nature, 2024; 636 (8043): 603 DOI: 10.1038/s41586-024-08256-5Dela den här artikeln