PRL: ученые Китая близки к созданию ядерных часов

Специалисты из Китайской академии инженерной физики, расположенной в Пекине, провели исследование и выяснили, что лазерное излучение способно активировать ядра тория-229, у которого почти все электроны отсутствуют. Этот изотоп имеет свойства, схожие с атомами водорода. Результаты исследования, опубликованные в журнале Physical Review Letters, могут стать основой для разработки атомных часов.

В отличие от электронных оболочек, ядра атомов нуждаются в гораздо большем количестве энергии для возбуждения. В ходе эксперимента учёные использовали высокоионизированный торий-229, у которого остался только один электрон. Это сделало ядро более восприимчивым к лазерному излучению.

Это открытие может стать основой для создания ядерных часов, которые, теоретически, могут быть точнее атомных.

В ходе исследования учёные применяли лазеры высокой мощности, которые достигали интенсивности порядка 10 в 21-й степени ватт на квадратный сантиметр. Благодаря этому удалось добиться того, что около 10% ядер тория-229 возбуждались за один лазерный импульс.

Такой подход позволяет активировать изомерное, метастабильное состояние ядра, что ранее было невозможно.

Ядра тория способны излучать свет с различными частотами, подобно лазеру. Этот процесс происходит очень быстро, в течение 0,01 секунды. В случае использования обычного тория-229, этот процесс занял бы около тысячи секунд.

Материал становится более подходящим для использования в качестве основы для создания часов, поскольку время жизни верхних состояний уменьшается.

Учёные сообщают, что их исследования способствуют более глубокому пониманию взаимодействия света с ядрами атомов. Полученные знания могут быть использованы для создания высокоточных приборов, таких как атомные часы, а также в других научных изысканиях.