שעונים גרעיניים מתקרבים למציאות הודות לפריצות דרך חדשות בפיזיקה

שעונים גרעיניים מדויקים יותר משעונים אטומיים.

השעון הגרעיני נחשב ליכולת גבוהה בהרבה מהשעון האטומי, הקובע את משך הזמן של שנייה באמצעות קפיצות אנרגיה באלקטרונים של אטומים, והוא כיום פסגת שמירת הזמן.

עם זאת, חוקרים פיתחו לאחרונה טכניקה שיכולה לשפר את הדיוק הזה על ידי הפעלת ומדידת תנודות במטרה קשה אף יותר: גרעין האטום (הגרעין הוא ליבת האטום).

כיצד פועל שעון גרעיני: מדענים מודדים את תדירות פעימות האנרגיה המשפיעות על גרעין האטום על ידי ספירת אורכי הגל באות ה-UV. אורכי הגל יכולים לגרום למעברים הגרעיניים להתנדנד בתדרים גבוהים יותר, מה שמאפשר מדידת זמן מדויקת יותר. תמונה: המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה

עבור שעון גרעיני, מדענים השתמשו באור אולטרה סגול כדי לעורר את הגרעינים באטום תוריום-229 בגביש מוצק. לאחר מכן הם מדדו את תדירות פולסי האנרגיה הפוגעים בגרעין - המקבילה למטוטלת בשעון קונבנציונלי - וספרו את אורכי הגל באור ה-UV באמצעות כלי הנקרא מסרק תדרים אופטי.

יצירת קפיצות אנרגיה בגרעינים דורשת אות בתדר גבוה בהרבה מזה המשמש לשעונים אטומיים. עם יותר מחזורי גל בשנייה, השיטה צפויה לספק מדידות זמן מדויקות יותר.

למרות שהשעון הגרעיני עדיין נמצא בתהליך פיתוח, הם מבינים שהוא יכול לשנות לא רק את מדידת הזמן אלא גם את מחקר הפיזיקה, ואף להשפיע על האופן שבו מדענים חוקרים את מבנה היקום.

האב טיפוס כבר מדויק כמו שעון אטומי, וגרסאות עתידיות צפויות להיות מדויקות ויציבות אף יותר, כך עולה ממחקר שפורסם ב-4 בספטמבר בכתב העת Nature.

"ישנם כמה גורמים שאנחנו יכולים למנף כדי לשפר את הדיוק", אמר המחבר הראשי צ'ואנקון ג'אנג, סטודנט לתואר שני ב-JILA, מרכז מחקר במימון אוניברסיטת קולורדו בולדר והמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה.

מהפכה פיזיקלית?

כידוע, דיוקם של שעונים אטומיים גבוה בהרבה מזה של שעונים קונבנציונליים. במשך עשרות שנים, שעונים אטומיים שימשו בטכנולוגיית GPS לחקר החלל ולשמירת זמן בינלאומית.

בנוסף, הדיוק והיציבות של שעונים אטומיים סיפקו למדענים כלים חשובים לחקר רעידות אדמה, שדות כבידה ומרחב-זמן.

כדי לגרום לשעון הגרעיני לעבוד, מדענים השתמשו באור אולטרה סגול כדי לעורר את הגרעינים באטומי תוריום-229. צילום: JILA

עם זאת, שעונים אטומיים רגישים גם הם לדה-סנכרון. הפרעות אלקטרומגנטיות יכולות לשבש אלקטרונים מעוררים ולהשפיע על דיוק מדידת הזמן, אומר ג'אנג.

סביר להניח שתחומים אלה "יזכו לדחיפה", אמרה ד"ר אולגה קוכרובסקאיה, פרופסור אמריטוס לפיזיקה באוניברסיטת טקסס A&M, שלא הייתה מעורבת במחקר.

שעונים גרעיניים לא רק מדויקים יותר, אלא גם פשוטים וניידים יותר, היא הוסיפה, משום שבניגוד לשעונים אטומיים, הם אינם דורשים תנאי ואקום גבוהים, קירור קיצוני או מיגון מפני הפרעות מגנטיות וחשמליות.

לדברי מדענים, למרות שעדיין ישנם גורמים רבים שיש להשיג לפני ששעונים גרעיניים יעלו על ביצועיהם של שעוני אטום או יחליפו אותם, ממצאים אלה מראים שהזמן הזה אינו רחוק.

הא טראנג (לפי CNN)

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