Помилка в 1 секунду за 30 млн років: як вчені створили найточніший ядерний годинник

Як працює ядерний годинник і чому він сам себе налаштовує?

Будь-який лазерний годинник вимірює час за допомогою світлового променя, проте температура чи інші чинники можуть змусити лазер трохи змінити частоту.

Щоб розв'язати цю проблему, вчені помістили всередину пристрою спеціальний кристал із атомами торію.

Науковці пояснюють: для вимірювання часу зазвичай використовують енергетичні рівні електронів усередині атомів.

Проте торій цікавив вчених буквально десятиліттями через унікальну властивість: два його ядерні енергетичні рівні розташовані неймовірно близько один до одного. Завдяки цьому промінь лазера може легко переводити ядро з одного стану в інший.

Новий прототип використовує це фізичне явище для самостабілізації - як саме:

• Торієві ядра поглинають лазерне світло лише на чітко визначеній частоті.

• Якщо лазер починає відхилятися від норми, поглинання світла одразу падає.

• Годинник фіксує це падіння та автоматично коригує роботу лазера без потреби підключатися до інших еталонних приладів.

Читайте більше: Місяць міг утворитися лише за 5 годин: вчені змінили думку про походження супутника Землі

Чому ядерні технології точніші за атомні?

Вимірювання протягом доби показали, що точність прототипу становить приблизно десять у мінус п’ятнадцятому степені. Це означає, що годинник може помилитися лише на одну секунду за 30 мільйонів років.

Хоча такий результат поки поступається найкращим світовим зразкам оптичних атомних годинників, для першого такого пристрою це винятково, кажуть дослідники.

"Головна перевага полягає у тому, що самі атомні ядра більш ніж у 10 000 разів менші за цілі атоми. Через це вони значно слабше реагують на будь-які зовнішні перешкоди, роблячи всю систему значно надійнішою", - зазначають дослідники.

У майбутньому команда планує суттєво покращити точність пристрою за допомогою потужніших лазерів та якісніших кристалів торію.