Учёные из Калифорнийского университета в Лос‑Анджелесе сообщили о прорыве, который снимает главное технологическое препятствие на пути к созданию ядерных часов нового поколения. Как пишет SciTechDaily, исследователи использовали приёмы, знакомые ювелирам уже два столетия, чтобы заставить атомы тория эффективно взаимодействовать со светом и при этом почти не расходовать крайне дефицитный изотоп торий‑229.
Ранее эта же группа физиков впервые продемонстрировала, что ядра тория могут поглощать и излучать фотоны, подобно электронным оболочкам. Такие переходы внутри ядра потенциально позволяют создать сверхстабильный «ядерный маятник», на основе которого можно строить ультраточные часы. Но тогда для экспериментов требовались особые прозрачные кристаллы с вкраплениями тория, выращивание которых занимало годы и требовало значительных количеств редкого изотопа. Во всём мире его накоплено порядка 40 граммов, и он получается лишь как побочный продукт работы с оружейным ураном.
В новом исследовании физики применили гальваническое осаждение: с помощью электрического тока они нанесли микроскопический слой тория на поверхность обычной нержавеющей стали. Такой «ювелирный трюк» позволил уменьшить расход торий‑229 примерно в тысячу раз по сравнению с кристаллическими мишенями, при этом сохранив возможность возбуждать его ядра лазером.
Неожиданным выводом стало то, что материал‑подложка вовсе не обязан быть прозрачным. Учёные показали: когда лазер возбуждает ядра тория на металлической поверхности, те не излучают свет, а выбрасывают электроны. Этот поток можно напрямую регистрировать как электрический сигнал, что значительно упрощает схему будущих датчиков и избавляет от необходимости оптических детекторов высокой чувствительности.
По оценке исследователей, такой подход открывает дорогу к созданию компактных, надёжных и относительно недорогих ядерных часов, которые можно будет размещать в бортовой аппаратуре спутников, подводных аппаратов и даже в портативных устройствах. Сверхточное время критично для автономной навигации без GPS, синхронизации распределённых энергосетей и глобальных телекоммуникаций. Кроме того, подобные часы станут мощным инструментом для проверки предсказаний теории относительности и поиска тонких эффектов, которые могут указать на пределы применимости современной физики, сообщают Интересные новости.
Читайте также: