새로운 물리학 혁신 덕분에 핵시계가 현실에 한 걸음 더 다가갔습니다.

핵시계는 원자시계보다 더 정확합니다.

핵시계는 원자시계보다 훨씬 더 뛰어난 성능을 가진 것으로 여겨지는데, 원자시계는 원자의 전자에서 발생하는 에너지 점프를 통해 1초의 지속 시간을 결정하며, 현재 시간 측정의 정점에 있습니다.

그러나 연구자들은 최근 훨씬 더 어려운 대상인 원자핵(원자핵은 원자의 핵심입니다)에서 진동을 유발하고 측정함으로써 이러한 정밀도를 향상시킬 수 있는 기술을 개발했습니다.

핵시계의 작동 원리: 과학자들은 자외선 신호의 파장을 세어 원자핵에 도달하는 에너지 펄스의 주파수를 측정합니다. 파장은 핵 전이가 더 높은 주파수에서 진동하게 하여 더 정확한 시간 측정을 가능하게 합니다. 사진: 미국 국립표준기술원

핵시계를 만들기 위해 과학자들은 자외선을 사용하여 고체 결정 속의 토륨-229 원자의 핵을 여기시켰습니다. 그런 다음 그들은 원자핵에 부딪히는 에너지 펄스의 주파수(기존 시계의 진자와 동일)를 측정하고 광 주파수 빗이라는 도구를 사용하여 자외선의 파장을 계산했습니다.

원자핵에서 에너지 점프를 생성하려면 원자 시계보다 훨씬 더 높은 주파수 신호가 필요합니다. 초당 파동의 주기가 더 많기 때문에 이 방법은 더욱 정확한 시간 측정을 제공할 것으로 기대됩니다.

핵시계는 아직 개발 중인 작업이지만, 그것이 시간 측정뿐만 아니라 물리학 연구에도 혁신을 가져올 수 있고, 심지어 과학자들이 우주의 구조를 연구하는 방식에도 영향을 미칠 수 있다는 것을 깨달았습니다.

Nature 저널에 9월 4일에 게재된 연구에 따르면, 이 프로토타입은 이미 원자 시계만큼 정확하며, 향후 버전은 더욱 정확하고 안정적일 것으로 예상됩니다.

콜로라도 볼더 대학과 미국 국립표준기술연구소의 지원을 받는 연구 센터인 JILA의 대학원생이자, 이 연구의 주저자인 촨쿤 장(Chuankun Zhang)은 "정확도를 높이기 위해 활용할 수 있는 몇 가지 요소가 있습니다."라고 말했습니다.

물리학 혁명?

알려진 바와 같이 원자 시계의 정확도는 기존 시계보다 훨씬 높습니다. 수십 년 동안 원자 시계는 우주 탐사와 국제 시간 측정을 위한 GPS 기술에 사용되어 왔습니다.

또한 원자 시계의 정밀도와 안정성은 과학자들에게 지진, 중력장, 시공간을 연구하는 데 중요한 도구를 제공했습니다.

핵시계를 작동시키기 위해 과학자들은 자외선을 사용하여 토륨-229 원자의 핵을 여기시켰습니다. 사진: JILA

그러나 원자 시계 역시 동기화를 잃을 가능성이 있습니다. 저자인 장은 전자기 간섭이 들뜬 전자를 방해하고 타이밍의 정확도에 영향을 미칠 수 있다고 말했습니다.

텍사스 A&M 대학의 물리학 명예교수인 올가 코차로프스카야 박사는 이번 연구에 참여하지 않았지만, 이러한 분야가 "촉발될 가능성이 높다"고 말했습니다.

그녀는 핵시계는 더 정확할 뿐만 아니라 원자시계와 달리 고진공 조건, 극한의 냉각 또는 자기적, 전기적 방해로부터의 차폐가 필요하지 않기 때문에 더 간단하고 휴대하기 편리하다고 덧붙였다.

과학자들에 따르면, 원자시계의 성능을 능가하거나 원자시계를 대체하기 위해서는 아직 해결해야 할 요소가 많지만, 이번 연구 결과는 그런 시대가 멀지 않았다는 것을 보여줍니다.

하트랑 (CNN에 따르면)

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