Ядерные часы точнее атомных часов.
Ядерные часы считаются гораздо более совершенными, чем атомные часы, которые определяют длительность секунды посредством скачков энергии в электронах атомов и в настоящее время являются вершиной хронометража.
Однако недавно исследователи разработали метод, который может улучшить эту точность, вызывая и измеряя колебания в еще более сложной цели: ядре атома (ядро — это сердцевина атома).
Как работают ядерные часы: Ученые измеряют частоту энергетических импульсов, которые воздействуют на ядро атома, подсчитывая длины волн в УФ-сигнале. Длины волн могут заставить ядерные переходы колебаться на более высоких частотах, что позволяет более точно измерять время. Изображение: Национальный институт стандартов и технологий
Для ядерных часов ученые использовали ультрафиолетовый свет для возбуждения ядер в атоме тория-229 в твердом кристалле. Затем они измерили частоту импульсов энергии, ударяющих в ядро — эквивалент маятника в обычных часах — и подсчитали длины волн в ультрафиолетовом свете с помощью инструмента, называемого оптической частотной гребенкой.
Для генерации энергетических скачков в ядрах требуется сигнал гораздо более высокой частоты, чем тот, который используется для атомных часов. При большем количестве волновых циклов в секунду этот метод, как ожидается, обеспечит более точные измерения времени.
Хотя ядерные часы все еще находятся в стадии разработки, они понимают, что они могут изменить не только хронометраж, но и физические исследования, и даже повлиять на то, как ученые изучают структуру Вселенной.
По данным исследования, опубликованного 4 сентября в журнале Nature, прототип уже настолько же точен, как атомные часы, а будущие версии, как ожидается, будут еще более точными и стабильными.
«Есть несколько факторов, которые мы можем использовать для повышения точности», — сказал ведущий автор исследования Чуанкунь Чжан, аспирант JILA, исследовательского центра, финансируемого Университетом Колорадо в Боулдере и Национальным институтом стандартов и технологий.
Революция в физике?
Как известно, точность атомных часов намного выше, чем у обычных часов. В течение десятилетий атомные часы использовались в технологии GPS для исследования космоса и международного хронометража.
Кроме того, точность и стабильность атомных часов предоставили ученым важные инструменты для изучения землетрясений, гравитационных полей и пространства-времени.
Чтобы заставить работать ядерные часы, учёные использовали ультрафиолетовое излучение для возбуждения ядер атомов тория-229. Фото: JILA
Однако атомные часы также подвержены рассинхронизации. Электромагнитные помехи могут нарушить работу возбуждённых электронов и повлиять на точность отсчёта времени, говорит Чжан.
По словам доктора Ольги Кочаровской, почетного профессора физики Техасского университета A&M, которая не принимала участия в исследовании, эти поля, скорее всего, будут «подсказаны».
Она добавила, что ядерные часы не только точнее, но и проще и портативнее, поскольку в отличие от атомных часов им не требуются условия высокого вакуума, экстремальное охлаждение или защита от магнитных и электрических помех.
По словам ученых, хотя еще предстоит решить множество задач, прежде чем ядерные часы превзойдут по точности атомные часы или заменят их, полученные результаты показывают, что это время уже не за горами.
Ха Чанг (по данным CNN)
Источник: https://www.congluan.vn/dong-ho-hat-nhan-den-gan-thuc-te-nho-nhung-dot-pha-vat-ly-moi-post312059.html
Комментарий (0)