Бұл екі құрылғы 1949 жылы алғаш жасалған аса жоғары дәлдікпен уақыт өлшейтін атомдық сағаттардың жаңа буынына жатады. Сәрсенбі күні екі зерттеу тобы өз нәтижелерін Nature ғылыми журналында жарияланған мақалаларында таныстырды. Ғалымдардың айтуынша, ядролық сағаттар дәстүрлі атомдық сағаттардың ең озық үлгілерінен де дәлірек уақыт өлшеуге мүмкіндік беруі ықтимал. Алайда әзірге олар мұндай дәлдік деңгейіне жеткен жоқ.

Ядролық сағаттар деп аталғанымен, олар ядролық синтез немесе бөліну энергиясымен жұмыс істемейді. Бұл құрылғылар уақытты атом ядросының жарықпен, яғни қуатты лазер сәулесімен өзара әрекеттесуін бақылау арқылы өлшейді. Екі ядролық сағат та кальций фторидінің қатты кристалдарына орналастырылған торий-229 деп аталатын торий изотопына негізделген.

«Екі зерттеу тобы бір-бірінен тәуелсіз жұмыс істеп, әртүрлі эксперименттік тәсілдерді қолдана отырып, торий-229 негізіндегі жұмыс істейтін ядролық сағаттарды бір мезгілде жасап шығарды. Менің ойымша, бұл өте қуанышты нәтиже, өйткені ол ұсынылған тұжырымдаманың сенімді екенін және белгілі бір техникалық шешімге ғана тәуелді емес екенін көрсетеді», — деді Бейжіңдегі сағатты әзірлеген топтың жетекшілерінің бірі, Қытайдағы Цинхуа университетінің физигі Шицян Дин.

«Ядролық сағат жасау физиктердің жарты ғасырға жуық уақыт бойы армандаған мақсаты болды. Біздің зерттеу тобымыз бұл бағыттағы жұмысты 2008 жылдан бері жүргізіп келеді», — деді Венадағы ядролық сағатты әзірлеген топтың жетекшілерінің бірі, Австриядағы Вена техникалық университетінің физигі Торстен Шумм.

Ғалымның айтуынша, ядролық сағаттарды спутниктік навигацияда, деректерді беру үдерістерін синхрондауда, геодезияда және өлшеу әдістері мен олардың практикалық қолданылуын зерттейтін метрология саласында пайдалануға болады.

Дәстүрлі атомдық сағаттар уақытты цезий немесе стронций сияқты элементтер атомдарының сыртқы қабатындағы электрондардың екі энергетикалық деңгей арасында ауысуын лазер немесе микротолқындар арқылы бақылау негізінде өлшейді. Ал жаңа ядролық сағаттарда лазер сәулесінің көмегімен атом ядросының ішіндегі протондар мен нейтрондардың энергетикалық деңгейлер арасында ауысуы бақыланады. Бұл жағдайда торий-229 изотопы қолданылады.

Торстен Шуммның айтуынша, ядролық сағаттардың дәлдігі әзірге көзделген деңгейден алыс, сондықтан ғалымдар технологияны жетілдіру жұмыстарын жалғастырып жатыр.

«Бір қызығы, Венадағы зерттеу тобында торий кристалдары сәл жақсырақ: олардың концентрациясы жоғары әрі оптикалық қасиеттері жақсы. Ал Бейжіңдегі топтың лазері қуаттырақ. Демек, осы компоненттерді біріктірудің өзімен-ақ әлдеқайда жетілдірілген сағат жасауға болады», — деді Шумм.

Ең озық дәстүрлі атомдық сағаттар миллиардтаған жыл ішінде небәрі бір секундқа ғана алға озады немесе кейін қалады. Мұндай жоғары дәлдік жаһандық спутниктік навигация жүйелері, интернет, ұялы байланыс және талшықты-оптикалық байланыс сияқты салалар үшін аса маңызды.

Зерттеушілердің пікірінше, ядролық сағаттар толық жетілдірілгеннен кейін уақытты бұдан да жоғары дәлдікпен өлшей алады. Сонымен қатар оларды көлемі шағын әрі сыртқы әсерлерге төзімді етіп жасауға мүмкіндік бар.

Ядролық сағаттар іргелі физиканы зерттеуде үлкен мүмкіндіктерге жол ашады. Венадағы зерттеу тобы өздері жасаған сағаттың көмегімен жоғары дәлдікті физикалық эксперимент жүргізуге болатынын көрсетті. Ғалымдар осы эксперимент аясында ғарыштың маңызды құрамдас бөліктерінің бірі саналатын, алайда әлі күнге дейін тікелей бақыланбаған қараңғы материяны анықтауға тырысты. Эксперимент барысында қараңғы материя анықталмағанымен, ядролық сағат ең озық атомдық сағаттар деңгейінде дәлдік көрсеткен.