Обнаружен способ создать ядерные часы

Недавние исследования ученых Китайской академии инженерной физики в Пекине показали, что лазерное излучение может быть эффективным в возбуждении ядер водородоподобного изотопа тория-229, у которого почти все электроны удалены.

Эти открытия, опубликованные в журнале Physical Review Letters, имеют огромный потенциал для создания новых технологий, включая ядерные часы.

Ядра атомов, в отличие от их электронных оболочек, требуют значительно большей энергии для возбуждения. Важным моментом в эксперименте было использование высокоионного тория-229, у которого остался только один электрон, что делает его ядро более подходящим для взаимодействия с лазерным излучением. Это открытие открывает новые перспективы для разработки более точных ядерных часов, которые могут превзойти атомные в точности и стабильности.

Исследования в области возбуждения ядер тория-229 могут также привести к созданию более точных методов измерения времени и улучшению систем навигации, а также использованию в фундаментальных научных исследованиях. Возможность создания ядерных часов на основе этого открытия открывает новые горизонты в области точности измерения времени и может иметь широкое применение в различных областях науки и технологий.

Для проведения исследования команда ученых применила мощные лазеры с интенсивностью порядка 10 в 21-й степени ватт на квадратный сантиметр. Это позволило им добиться того, что около 10 процентов ядер тория-229 могли быть возбуждены за счет одного лазерного импульса. Такой подход открывает новые возможности для исследования метастабильных состояний ядер.

При переходе в состояние с более низкой энергией возбужденные ядра тория начинают излучать свет с несколькими гармоническими частотами. Это явление может привести к возникновению когерентного излучения, аналогичного лазерному. Таким образом, открываются новые перспективы для использования тория в качестве источника когерентного излучения.

Эксперименты показали, что возбуждение ядер тория-229 с использованием мощных лазеров открывает возможности для создания более эффективных источников когерентного излучения. Этот метод может быть применен в различных областях науки и техники, от физики до медицины, и имеет потенциал для создания новых технологий и устройств.

Ядерные часы, использующие торий-229 в качестве материала, обладают уникальным свойством: излучение происходит за невероятно короткое время, всего 0,01 секунды. Этот процесс, который обычно занимает тысячи секунд для изолированного ядра тория-229, становится значительно более быстрым и эффективным. Такое снижение времени жизни верхних состояний открывает новые перспективы для использования этого материала в различных областях.

Основой этого удивительного механизма является взаимодействие магнитного поля оставшегося электрона с ядром тория. Магнитный дипольный момент электрона, который значительно превосходит дипольные моменты ядерных состояний, играет ключевую роль в вызывании сильного расщепления ядерных уровней энергии. Это в свою очередь способствует эффективному возбуждению ядра и существенному сокращению времени перехода на несколько порядков.

Таким образом, потенциальная применимость материала на основе тория-229 для создания ядерных часов становится более очевидной и обещающей. Новые возможности, открывающиеся благодаря этому уникальному свойству, могут привести к разработке более точных и надежных измерительных устройств, а также к другим инновационным технологиям.

Связь света с атомными ядрами - это увлекательная область исследований, которая открывает перед нами новые перспективы. Важно отметить, что авторы работы выделяют значимость своих результатов не только в контексте фундаментальной науки, но и в практическом применении. Эти открытия могут стать основой для разработки высокоточных приборов, включая ядерные часы, что открывает перед нами новые возможности в области технологий точного измерения времени. Кроме того, исследования в этой области могут привести к новым открытиям и применениям в других научных дисциплинах, расширяя наше понимание физики в целом.

Источник и фото - lenta.ru