Фізики використали настільний лазер, щоби перевести атомне ядро в стан із вищою енергією. Це досягнення стало новим етапом у процесі створення першого ядерного годинника, який би показував час на основі внутрішньої роботи атомних ядер. Фізик із Техаського університету A&M в Коледж-Стейшн Ольга Кочаровська, каже, що це новий науковий прорив.
Атомний та ядерний годинник: у чому різниця
На сьогодні найточнішими хронометрами вчених є атомні годинники, однак у порівнянні з ними, ядерний годинник може бути простішим та більш портативним. З його допомогою можна було б перевіряти фундаментальні фізичні теорії новими способами.
Атомні годинники засновані на фізиці електронів, що оточують атоми. Усередині атомів електрони перебувають на окремих енергетичних рівнях. Для того щоб електрон перейшов на інший енергетичний рівень, на нього потрібно спрямувати певну кількість енергії від лазера. Ця енергія має свою частоту, і щоб її визначити, учені спрямовують лазер на сукупність атомів, коли електрон здійснює перехід на інший рівень фіксують частоту лазера, вона і є атомним метрономом для відліку часу.
У свою чергу в ядерному годиннику для виміру часу використовується перехід на інші рівні атомних ядер, а не електронів. Однак більшість атомних ядер мають енергетичні рівні, розташовані занадто далеко один від одного, щоб лазер міг вплинути на них. Винятком стало ядро елемента торію — торій-229.
Результат експерименту
Дослідники використали лазер, щоби підштовхнути ядра торію-229 до вищого енергетичного рівня, і спостерігали за світлом, що випромінюється. Експеримент дозволив визначити енергію переходу: вона становить 8,35574 електрон/вольт.
Це число узгоджується з вимірюваннями проведеними у 2023 році, але є приблизно в 800 разів точнішим. Щоб створити ядерний годинник, ученим потрібно буде підвищити точність таких вимірювань, однак перший крок у цьому напрямку вже зроблено.