Состоялся эксперимент по возбуждению атомного ядра с помощью лазерного излучения

Группа ученых из Калифорнийского университета успешно провела эксперимент, в котором они возбудили атомное ядро с помощью лазерного излучения. Это открытие может существенно повысить точность измерения времени и гравитации.

Фото: flickr.com by Jeff Keyzer from San Francisco, CA, USA, CC BY 2.0

Физики долгое время стремились создать усовершенствованный измерительный прибор, который мог бы заменить традиционные атомные часы. Ядерные часы, основанные на возбуждении атомных ядер, а не электронов, представляют собой такой прибор. Они позволят проводить более точные измерения фундаментальных констант природы и проверять их неизменность во времени.

После 15 лет упорных исследований команда из Калифорнийского университета добилась прорыва. Ученые разработали метод возбуждения ядра атома тория-229 с помощью умеренного количества лазерного излучения. Ключом к успеху стало размещение атома тория в кристаллической решетке, богатой фтором.

Инновационный подход заключается в том, что фтор создает сильную связь с электронами атома тория, требуя большого количества энергии для их возбуждения. Это позволяет лазерному излучению низкой энергии проникать непосредственно к ядру атома, вызывая его возбуждение.

Варьируя энергию фотонов и измеряя скорость возбуждения, исследователи смогли с беспрецедентной точностью определить энергию возбужденного состояния ядра.

Значимость этого открытия трудно переоценить. Традиционные атомные часы, основанные на возбуждении электронов, подвержены влиянию множества внешних факторов, что ограничивает их точность.

Нейтроны и протоны в ядре атома гораздо менее чувствительны к внешним воздействиям, что потенциально позволяет создать более точные приборы для измерения времени и гравитации.

Кроме того, современные атомные часы представляют собой громоздкие устройства размером с комнату, требующие сложных вакуумных камер и систем охлаждения. Ядерные часы на основе тория обещают быть значительно компактнее, надежнее и портативнее, что открывает новые возможности для их практического применения.

Это достижение может иметь значительные последствия для различных областей науки и техники. Более точные измерения времени и гравитации могут привести к прорывам в фундаментальной физике, космологии, геодезии и многих других областях.

Компактные и высокоточные ядерные часы также могут найти применение в навигационных системах, телекоммуникациях и других технологиях, требующих исключительной точности измерения времени.