Учені з Віденського технологічного університету створили прототип ядерного годинника, який здатен самостійно коригувати відхилення лазера й працювати понад добу без зовнішнього налаштування. Пристрій використовує переходи між енергетичними рівнями ядер торію, що потенційно може зробити вимірювання часу ще точнішим.
У звичайних високоточних годинниках час визначають за допомогою лазерного випромінювання, частота якого має залишатися максимально стабільною. Однак температура та інші зовнішні чинники можуть трохи змінювати характеристики лазера й створювати похибку.
Щоб зменшити цей ефект, дослідники використали спеціальний кристал з атомами торію. Ядра цього елемента мають два енергетичні рівні, розташовані настільки близько один до одного, що між ними можна здійснювати переходи за допомогою лазера.
Ядра торію поглинають світло лише на дуже точно визначеній частоті. Якщо лазер починає відхилятися від потрібного значення, рівень поглинання падає.
Система фіксує цю зміну й автоматично коригує частоту лазера. Завдяки цьому годиннику не потрібно постійно звірятися з іншими зовнішніми еталонними пристроями.
Під час вимірювань, які тривали близько доби, прототип продемонстрував точність на рівні приблизно 10⁻¹⁵. Такий показник відповідає потенційній похибці близько однієї секунди за 30 мільйонів років.
Найкращі сучасні оптичні атомні годинники все ще точніші, однак для першого подібного ядерного пристрою дослідники вважають результат дуже високим.
Головна перевага ядерного підходу полягає в розмірі самого об’єкта, за яким вимірюється час. Атомні ядра більш ніж у 10 тисяч разів менші за цілі атоми, тому значно слабше реагують на зовнішні електричні та інші впливи.
Саме ця менша чутливість теоретично дозволяє створювати стабільніші та надійніші годинники. У майбутньому дослідники планують підвищити точність за допомогою потужніших лазерів і якісніших кристалів торію.
🌟 Читайте «Експерт» у своєму смартфоні — додайте нас в Google Discover