Международный научный коллектив, в который входят представители Национального института стандартов и технологий (NIST), а также учёные из Австрии, Германии, США и Швейцарии исследовали временной переход в ядре тория-229, стабилизировав процесс с помощью атомных часов на основе стронция-87.
Исследователи считают, что ядерные часы будут более точными. Так, атомные часы работают на основе лазеров, чья частота излучения точно соответствует энергии, необходимой для перехода электронов между уровнями внутри атома. Эти часы теряют или добавляют всего одну секунду за 40 миллиардов лет.
Ядерные же часы фиксируют переходы внутри ядра — среди протонов и нейтронов, что может сделать их еще точнее. Частицы в ядре менее чувствительны к внешним воздействиям, например к электромагнитным полям.
Исследовательская группа использовала встроенные в кристалл CaF2 атомы тория-229. Ученые применили частотный гребень — оптическое устройство, которое с высокой точностью подсчитывает количество циклов излучения, вызывающих «тик». В работе, опубликованной в журнале Nature, ученые впервые зафиксировали переход атомов тория-229 в возбужденное состояние и смогли рассчитать частоту, вызвавшую этот сигнал.
Точность измерения превысила предыдущие результаты в 100 тысяч раз. Кроме того, исследователи впервые напрямую сравнили подобранную ультрафиолетовую частоту с оптической частотой одних из самых точных атомных часов в мире, основанных на стронции. Это стало первым прямым связующим звеном между ядерным переходом и атомными часами.
Технически новая разработка это ещё не часы в привычном понимании этого слова, а скорее новый «стандарт частоты», который приближает учёных не только к созданию работающих ядерных часов, но и может повлиять на новое понимание фундаментальных законов Вселенной.
