В TU Wien создали первый самостабилизирующийся ядерный хронометр на тории, прототип стабилен сутки
Прототип в TU Wien стабилизирует лазер по ядрам тория без обычных атомных часов. Точность около 10^-15, пока ниже лучших оптических атомных часов.
Исследователи TU Wien в Вене создали то, что они называют первыми ядерными часами, которые стабилизируют себя сами, как это делают атомные часы, сообщает eurekalert.org. eurekalert.org
eurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗ Система оставалась стабильной более 24 часов без вмешательства. Группа под руководством проф. Торстена Шумма из Института атомной и субатомной физики сообщает о точности около 10 в степени минус 15, что соответствует ошибке примерно в одну секунду за 30 миллионов лет.
От перехода в тории к работающим часам
У ядер тория есть два энергетических состояния, энергии которых лежат очень близко. Из-за малого зазора лазер может переводить ядро из одного состояния в другое. У других ядер зазоры гораздо больше, и на лазерный свет они не реагируют.
В апреле 2024 года группа Шумма и группа проф. Экехарда Пайка из PTB в Брауншвейге впервые нашли этот переход и показали, что ядра тория можно возбуждать лазерным излучением. Осенью того же года установку для возбуждения связали с обычными оптическими атомными часами, а ядра тория использовали как хранитель времени. Это ещё не были самостабилизирующиеся ядерные часы.
Как работает самостабилизация
В основе часов лежит кристалл с торием, изготовленный в TU Wien и облучаемый лазером. Частота лазера может время от времени смещаться, например из-за колебаний температуры. eurekalert.org
eurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗ Ядра тория поглощают свет только при точно подходящей частоте. Если частота уходит от оптимума, поглощение заметно падает, и частота лазера автоматически подстраивается. Поэтому часам не нужно опираться на обычные атомные часы.
По словам Шумма, ядра атомов более чем в десять тысяч раз меньше самих атомов и слабее реагируют на внешние помехи, поэтому в принципе возможна более высокая точность. Точность изучали в течение суток. Она пока не достигает уровня лучших в мире оптических атомных часов, но для первого прототипа Шумм назвал результат фантастическим. Улучшить её планируют несколькими мерами, среди которых более мощные лазеры и более качественные кристаллы тория.
