Физики впервые создали работающие ядерные часы

Физики из Европы и Китая независимо друг от друга создали первые в мире работающие ядерные часы - устройства, измеряющие время по колебаниям атомного ядра, а не электронов. Разработка может привести к появлению часов, превосходящих по точности современные атомные стандарты, а также открыть новые возможности для поиска темной материи и проверки фундаментальных законов физики. Препринт работы опубликован на портале arXiv, передает Day.Az со ссылкой на Gazeta.ru.

Сегодня самыми точными приборами для измерения времени считаются атомные часы. Они работают благодаря переходам электронов между различными энергетическими состояниями внутри атомов. Такие устройства настолько точны, что способны ошибиться менее чем на секунду за миллиарды лет.

Однако ученые давно предполагали, что еще более стабильным эталоном времени могут стать атомные ядра. В отличие от электронов, которые находятся на внешних оболочках атома и подвержены влиянию окружающей среды, ядро надежно защищено от внешних воздействий. Это делает его потенциально идеальным "маятником" для сверхточных часов.

Проблема заключалась в том, что большинство ядерных переходов требуют слишком высокой энергии и недоступны для современных лазеров. Исключением оказался изотоп тория-229. Еще в 2003 году физики предположили, что его уникальные свойства позволят создать первые ядерные часы.

В 2024 году ученым удалось вызвать необходимый переход в ядре тория-229 и зафиксировать его "тикание". Теперь две независимые группы исследователей сделали следующий шаг - превратили этот эффект в полноценный прибор для измерения времени.

Обе команды использовали кристаллы фторида кальция, в которые были встроены ядра тория-229. Для управления ими применялось вакуумное ультрафиолетовое лазерное излучение.

Пока новые устройства еще не превосходят лучшие атомные часы по точности. Однако ученые отмечают, что атомные часы развиваются уже около 70 лет, тогда как ядерные часы только появились. По мнению исследователей, технология доказала свою работоспособность и может быстро прогрессировать в ближайшие годы.

Авторы считают, что в будущем такие приборы найдут применение не только в системах сверхточного измерения времени, но и в фундаментальной физике - например, при поиске темной материи и проверке того, остаются ли фундаментальные константы природы неизменными с течением времени.