Учените от JILA в САЩ замразиха времето – буквално – до -189,4°F (-123°C), за да отключат тайните на ядрен часовник, който може да направи атомните часовници вчерашна новина. Под ръководството на професор Джун Йе от Университета в Колорадо Боулдър, екипът използва торий-229, за да създаде устройство, обещаващо невиждана прецизност. Ще промени ли това начина, по който измерваме секундите и отвъд тях?
Ядрото срещу електроните
Атомните часовници отдавна са златен стандарт за времеизмерване и GPS, но ядреният часовник вдига летвата. За разлика от тях, той разчита на нискоенергийна промяна в ядрото на торий-229 – преход, по-малко уязвим на външни смущения като температура. „Това е първата стъпка към стабилен ядрен часовник“, казва д-р Джейкъб Хигинс от JILA. В края на 2024 г. екипът потвърди, че този преход може да бъде измерен с точност за времеви стандарт, а резултатите излязоха в Nature.
Замразени експерименти
За да разберат как температурата влияе, учените охладиха кристал с торий-229 до -123°C с течен азот, после до -44°C с микс от сух лед и метанол, и накрая го оставиха на стайна температура (около 20°C). С лазер с честотен гребен те проследиха промените във честотата на прехода. Откриха два ефекта: разширяването на кристала променя електрическото поле около ядрата, а плътността на електроните влияе на взаимодействието им с ядрото. Една специфична промяна обаче се оказа почти независима от температурата – златна находка за бъдещ часовник.
Пътят напред
„Този преход е много обещаващ“, отбелязва студентът от JILA Чуанкун Джан. Следващата цел? Намиране на „сладка точка“ между 150K и 229K (-123°C до -44°C), където температурата няма да влияе почти никак. Екипът дори създаде ключови компоненти от нулата, за да гарантира успех. Професор Йе вижда ядрения часовник като „здрав и преносим“, идеален за ситуации, където атомните часовници се провалят.
Време за промяна
Ядреният часовник не е само за секунди – той може да тества физиката отвъд Стандартния модел и да отвори нови хоризонти. С торий-229, вграден в кристал от калциев флуорид и измерван с ултравиолетови лазери вместо гама лъчи, учените са на прага на революция. Ще стане ли това бъдещето на прецизността? Замразеното време в лабораторията на JILA вече дава отговори – и те са по-вълнуващи от всякога.
