Jaderné hodiny se díky novým fyzikálním průlomům přibližují realitě

Jaderné hodiny jsou přesnější než atomové hodiny.

Jaderné hodiny jsou považovány za mnohem výkonnější než atomové hodiny, které určují délku sekundy energetickými skoky v elektronech atomů a v současnosti představují vrchol měření času.

Vědci však nedávno vyvinuli techniku, která může tuto přesnost zlepšit spouštěním a měřením oscilací v ještě obtížnějším cíli: v jádru atomu (jádro je jádrem atomu).

Jak fungují jaderné hodiny: Vědci měří frekvenci energetických pulzů, které ovlivňují atomové jádro, počítáním vlnových délek v UV signálu. Vlnové délky mohou způsobit, že jaderné přechody oscilují na vyšších frekvencích, což umožňuje přesnější měření času. Obrázek: Národní institut pro standardy a technologie

Pro jaderné hodiny vědci použili ultrafialové světlo k excitaci jader atomu thoria-229 v pevném krystalu. Poté změřili frekvenci energetických pulzů dopadajících na jádro – ekvivalent kyvadla v konvenčních hodinách – a spočítali vlnové délky v UV světle pomocí nástroje zvaného optický frekvenční hřeben.

Generování energetických skoků v jádrech vyžaduje signál s mnohem vyšší frekvencí, než jaký se používá pro atomové hodiny. S větším počtem vlnových cyklů za sekundu se očekává, že metoda poskytne přesnější měření času.

Přestože jaderné hodiny jsou stále ve vývoji, uvědomují si, že by mohly změnit nejen měření času, ale i fyzikální výzkum, a dokonce ovlivnit způsob, jakým vědci studují strukturu vesmíru.

Prototyp je již nyní přesný jako atomové hodiny a očekává se, že budoucí verze budou ještě přesnější a stabilnější, uvádí výzkum zveřejněný 4. září v časopise Nature.

„Existuje několik faktorů, které můžeme využít ke zlepšení přesnosti,“ řekl hlavní autor Chuankun Zhang, postgraduální student na JILA, výzkumném centru financovaném University of Colorado Boulder a Národním institutem pro standardy a technologie.

Fyzická revoluce?

Jak je dobře známo, přesnost atomových hodin je mnohem vyšší než u konvenčních hodin. Atomové hodiny se po celá desetiletí používají v technologii GPS pro výzkum vesmíru a mezinárodní měření času.

Přesnost a stabilita atomových hodin navíc poskytly vědcům důležité nástroje pro studium zemětřesení, gravitačních polí a časoprostoru.

Aby jaderné hodiny fungovaly, vědci použili ultrafialové světlo k excitaci jader atomů thoria-229. Foto: JILA

Atomové hodiny jsou však také náchylné k desynchronizaci. Elektromagnetické rušení může narušit excitované elektrony a ovlivnit přesnost měření času, říká Zhang.

Tyto oblasti budou pravděpodobně „podníceny“, uvedla Dr. Olga Kocharovská, emeritní profesorka fyziky na Texas A&M University, která se na výzkumu nepodílela.

Jaderné hodiny jsou nejen přesnější, ale také jednodušší a přenosnější, dodala, protože na rozdíl od atomových hodin nevyžadují podmínky vysokého vakua, extrémní chlazení ani stínění před magnetickým a elektrickým rušením.

Podle vědců, ačkoliv je stále třeba dosáhnout mnoha faktorů, než jaderné hodiny překonají výkon atomových hodin nebo je nahradí, tato zjištění ukazují, že tento čas není daleko.

Ha Trang (podle CNN)

Zdroj: https://www.congluan.vn/dong-ho-hat-nhan-den-gan-thuc-te-nho-nhung-dot-pha-vat-ly-moi-post312059.html