Современные системы измерения времени — от наручных часов до глобальных навигационных платформ — основаны на регистрации строго повторяющихся процессов. В классических маятниковых механизмах таким процессом выступают колебания маятника, тогда как в наиболее точных решениях сегодня применяются атомные переходы. В этой связи научное сообщество активно исследует возможность создания следующего поколения хронометрических систем — ядерных часов, обладающих потенциально более высокой стабильностью.
В отличие от традиционных атомных часов, основанных на переходах электронов между энергетическими уровнями, ядерные часы используют возбуждение атомного ядра. Поскольку ядро значительно компактнее и менее подвержено внешним воздействиям, таким как температурные колебания и электромагнитные поля, это открывает перспективы достижения принципиально нового уровня точности.
Ключевым элементом данного направления является изотоп тория-229, обладающий уникальным низкоэнергетическим ядерным переходом. В рамках исследования, опубликованного в журнале Nature, была проведена экспериментальная работа по измерению и интерпретации свойств этого перехода в твердотельной среде. Впервые удалось точно определить параметры возбуждения ядра и оценить длительность его возбужденного состояния.
Особое значение имеет предложенный метод регистрации возбуждения ядра. В отличие от традиционного подхода, основанного на детекции слабого ультрафиолетового излучения, исследователи зафиксировали электроны, возникающие в процессе внутренней конверсии. Это позволило существенно повысить чувствительность измерений и расширить спектр применимых материалов.
Практическая значимость результатов заключается в создании предпосылок для разработки компактных и более устойчивых ядерных часов. Такие системы могут найти применение в навигации, телекоммуникациях и фундаментальной науке, включая проверку стабильности физических констант и поиск новых физических эффектов. Проведенное исследование устраняет одно из ключевых технологических ограничений и формирует основу для дальнейшего развития высокоточных систем измерения времени нового поколения.
Ранее мы рассказывали о пользе перевода часов для здоровья.
