Τα πυρηνικά ρολόγια πλησιάζουν περισσότερο στην πραγματικότητα χάρη σε νέες ανακαλύψεις στη φυσική

Τα πυρηνικά ρολόγια είναι πιο ακριβή από τα ατομικά ρολόγια.

Το πυρηνικό ρολόι θεωρείται πολύ πιο ικανό από το ατομικό ρολόι, το οποίο καθορίζει τη διάρκεια ενός δευτερολέπτου μέσω ενεργειακών αλμάτων στα ηλεκτρόνια των ατόμων και αποτελεί σήμερα την κορυφή της χρονομέτρησης.

Ωστόσο, οι ερευνητές ανέπτυξαν πρόσφατα μια τεχνική που μπορεί να βελτιώσει αυτήν την ακρίβεια ενεργοποιώντας και μετρώντας ταλαντώσεις σε έναν ακόμη πιο δύσκολο στόχο: τον πυρήνα ενός ατόμου (ο πυρήνας είναι ο πυρήνας ενός ατόμου).

Πώς λειτουργεί ένα πυρηνικό ρολόι: Οι επιστήμονες μετρούν τη συχνότητα των ενεργειακών παλμών που επηρεάζουν τον πυρήνα ενός ατόμου μετρώντας τα μήκη κύματος στο σήμα υπεριώδους ακτινοβολίας. Τα μήκη κύματος μπορούν να προκαλέσουν ταλάντωση των πυρηνικών μεταβάσεων σε υψηλότερες συχνότητες, επιτρέποντας την ακριβέστερη χρονομέτρηση. Εικόνα: Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας

Για το πυρηνικό ρολόι, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν υπεριώδες φως για να διεγείρουν τους πυρήνες σε ένα άτομο θορίου-229 σε έναν στερεό κρύσταλλο. Στη συνέχεια, μέτρησαν τη συχνότητα των ενεργειακών παλμών που χτυπούν τον πυρήνα - το ισοδύναμο ενός εκκρεμούς σε ένα συμβατικό ρολόι - και μέτρησαν τα μήκη κύματος στο υπεριώδες φως χρησιμοποιώντας ένα εργαλείο που ονομάζεται οπτική χτένα συχνότητας.

Η δημιουργία ενεργειακών αλμάτων στους πυρήνες απαιτεί σήμα πολύ υψηλότερης συχνότητας από αυτό που χρησιμοποιείται για τα ατομικά ρολόγια. Με περισσότερους κύκλους κύματος ανά δευτερόλεπτο, η μέθοδος αναμένεται να παρέχει πιο ακριβείς μετρήσεις χρόνου.

Αν και το πυρηνικό ρολόι βρίσκεται ακόμη σε εξέλιξη, συνειδητοποιούν ότι θα μπορούσε να μεταμορφώσει όχι μόνο τη χρονομέτρηση αλλά και την έρευνα στη φυσική, επηρεάζοντας ακόμη και τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες μελετούν τη δομή του σύμπαντος.

Το πρωτότυπο είναι ήδη τόσο ακριβές όσο ένα ατομικό ρολόι και οι μελλοντικές εκδόσεις αναμένεται να είναι ακόμη πιο ακριβείς και σταθερές, σύμφωνα με έρευνα που δημοσιεύτηκε στις 4 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Nature.

«Υπάρχουν μερικοί παράγοντες που μπορούμε να αξιοποιήσουμε για να βελτιώσουμε την ακρίβεια», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Chuankun Zhang, μεταπτυχιακός φοιτητής στο JILA, ένα ερευνητικό κέντρο που χρηματοδοτείται από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder και το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας.

Φυσική επανάσταση;

Όπως είναι γνωστό, η ακρίβεια των ατομικών ρολογιών είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των συμβατικών ρολογιών. Για δεκαετίες, τα ατομικά ρολόγια χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία GPS για την εξερεύνηση του διαστήματος και τη διεθνή χρονομέτρηση.

Επιπλέον, η ακρίβεια και η σταθερότητα των ατομικών ρολογιών έχουν παράσχει στους επιστήμονες σημαντικά εργαλεία για τη μελέτη σεισμών, βαρυτικών πεδίων και χωροχρόνου.

Για να λειτουργήσει το πυρηνικό ρολόι, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν υπεριώδες φως για να διεγείρουν τους πυρήνες σε άτομα θορίου-229. Φωτογραφία: JILA

Ωστόσο, τα ατομικά ρολόγια είναι επίσης ευάλωτα στον αποσυγχρονισμό. Οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές μπορούν να διαταράξουν τα διεγερμένα ηλεκτρόνια και να επηρεάσουν την ακρίβεια της χρονομέτρησης, λέει ο Zhang.

Αυτά τα πεδία είναι πιθανό να «προωθηθούν», δήλωσε η Δρ. Όλγα Κοτσαρόφσκαγια, ομότιμη καθηγήτρια φυσικής στο Πανεπιστήμιο Texas A&M, η οποία δεν συμμετείχε στην έρευνα.

Τα πυρηνικά ρολόγια δεν είναι μόνο πιο ακριβή, αλλά και απλούστερα και πιο φορητά, πρόσθεσε, επειδή σε αντίθεση με τα ατομικά ρολόγια, δεν απαιτούν συνθήκες υψηλού κενού, ακραία ψύξη ή θωράκιση από μαγνητικές και ηλεκτρικές διαταραχές.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αν και υπάρχουν ακόμη πολλοί παράγοντες που πρέπει να επιτευχθούν προτού τα πυρηνικά ρολόγια ξεπεράσουν την απόδοση των ατομικών ρολογιών ή τα αντικαταστήσουν, αυτά τα ευρήματα καταδεικνύουν ότι αυτός ο χρόνος δεν είναι μακριά.

Χα Τρανγκ (σύμφωνα με το CNN)

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