Две независимые команды физиков почти одновременно сообщили о создании первых в мире ядерных часов — принципиально нового типа сверхточных хронометров. Вместо переходов электронов, как в современных атомных часах, эти устройства используют колебания энергии самого атомного ядра.
Любые часы опираются на те или иные устойчивые колебания — от раскачивания маятника до частоты света. В оптических атомных часах, которые сейчас задают официальную длину секунды, роль маятника играет частота лазерного света, точно соответствующая переходу электронов между уровнями в атоме. Ядерные часы устроены иначе: лазер подталкивает к переходу не электроны, а протоны и нейтроны внутри ядра изотопа тория‑229.
Обычно ядерные уровни разнесены по энергии очень далеко, и для их возбуждения нужны гамма‑кванты. Торий‑229 — уникальное исключение: у него существует пара очень близких по энергии ядерных состояний, так близких, что переход можно вызвать ультрафиолетовым лазером. Физики подозревали это десятилетиями, но только в 2024 году удалось сначала запустить такой переход в кристалле фторида кальция с триллионами ядер тория, а затем точно измерить его частоту. Это открыло дорогу к созданию настоящих ядерных часов.
Оставалась ключевая задача — «привязать» частоту лазера к ядерному переходу, чтобы тот задавал стабильный «тик-так». Обе команды — и из Европы, и из Китая — решили ее схожим образом: они следили, как сильно кристалл с торием поглощает лазерный свет. Когда частота лазера точно попадает в резонанс, сигнал «проваливается» — фотоны активно поглощаются. Если частота чуть уходит, поглощение ослабевает, и система тут же подстраивает лазер обратно. Так удается непрерывно удерживать «маятник» на нужной частоте.
Источник: hi-tech.mail.ru