Революційний прорив у фізиці: вчені випробували перші ядерні годинники на основі торію-229

Чим ядерні годинники відрізняються від атомних?

Як повідомляє авторитетне наукове видання Nature, дві незалежні групи дослідників у Відні та Пекіні створили перші працездатні прототипи ядерних годинників на основі ізотопу торію-229 для майбутнього покоління часових стандартів.

Лука Тоскані де Коль (угорі праворуч) працює над ядерним годинником у Віденській лабораторії. Зображення: Маттіас Гайслер, Віденський технічний інститут.

Яку точність показують нові наукові прототипи?

Протягом багатьох десятиліть найточнішими вимірювачами часу залишалися цезієві атомні годинники. Вони визначають офіційну секунду завдяки коливанням електронів між енергетичними рівнями атомів, що забезпечує надвисоку стабільність вимірювань.

Ядерний механізм на основі торію-229 задіює процеси безпосередньо всередині ядра. За оцінками фізиків, нинішній експериментальний пристрій накопичує похибку в одну секунду приблизно за 30 мільйонів років експлуатації.

Хоча цей показник поки що вдесятеро поступається найкращим цезієвим стандартам, фізики вважають технологію надзвичайно перспективною. Ядерні системи значно менше піддаються зовнішнім електромагнітним перешкодам і завадам.

Перспективи розвитку часових стандартів і космосу

У майбутньому ядерні годинники зможуть перевершити класичні атомні аналоги за точністю в сотні разів. Це відкриє нові можливості для надточної супутникової навігації, фундаментальної фізики та дослідження гравітаційних хвиль у Всесвіті.

Науковці очікують, що після вдосконалення лазерних систем вимірювання торій-229 стане новим міжнародним еталоном часу. Для практичних застосувань у високоточних фізичних експериментах потрібні саме такі ультрастабільні прилади.

Розвиток ядерних технологій активізувався і в інших стратегічних галузях. Нагадаємо, що адміністрація президента США Дональда Трампа презентувала оновлену стратегію щодо розгортання ядерної енергетики у космічному просторі.

Кристал торію та лазерний промінь. Зображення: TU Wien.

Згідно з офіційним документом Білого дому, Пентагон планує продемонструвати роботу першого орбітального ядерного реактора до 2031 року. Це забезпечить енергією майбутні тривалі місії на Місяць і Марс та космічні станції.

Поєднання високоточних квантових вимірювальних систем із новими космічними джерелами енергії сприятиме масштабному технологічному стрибку. Науковий прорив австрійських та китайських фізиків наближає нову еру вимірювання часу.

Читайте по темі

• Квантовий комп'ютер майбутнього: вчені зробили важливий прорив у надшвидких обчисленнях.
• Ядерний реактор у космосі: Пентагон готує масштабні орбітальні випробування.
• Супутникові системи навігації: як нові стандарти точності змінять світовий зв'язок.