Ученые из Объединенного института лабораторной астрофизики (JILA) во главе с профессором Джуном Йе в сотрудничестве с Венским техническим университетом работают над созданием ядерных часов на основе уникального свойства тория-229. Их особенность заключается в использовании переходов внутри ядра атома, которые менее подвержены внешним воздействиям, чем переходы электронов, лежащие в основе традиционных атомных часов. Это делает такие часы более стабильными и перспективными для высокоточных измерений времени.
Год назад группа исследователей опубликовала статью в журнале Nature, где смогла измерить ядерный переход тория-229 с высокой точностью, используя специально созданный кристалл. Это подтвердило возможность разработки нового типа хронометра. В последнем исследовании, отмеченном в журнале Physical Review Letters, ученые проанализировали, как энергетические уровни ядра тория меняются при изменении температуры кристалла.
Для экспериментов был разработан метод, в рамках которого торий-229 внедряется в кристалл фторида кальция (CaF₂). Такой подход обеспечивает более высокую плотность ядер тория по сравнению с традиционными методами, где используются ионные ловушки. Ученые провели эксперименты, нагревая и охлаждая кристалл до температур -123°C, -44°C и комнатной. В результате анализа было выявлено, что один из переходов в ядре тория оказался малочувствительным к изменению температуры, сместившись всего на 62 килогерца, что значительно меньше отклонений у других переходов.
Следующим этапом работы станет поиск такой температуры, при которой частота ядерного перехода тория будет практически полностью стабильной. Это позволит разработать сверхточные часы, независимые от внешних факторов. Помимо практического применения, исследование имеет фундаментальное значение, так как ядерные переходы тория чувствительны к изменениям фундаментальных физических констант. Любые отклонения в частоте перехода могут свидетельствовать о существовании новой физики, включая взаимодействие с темной материей, сообщает MiraNews.