Сътрудничеството между изследователи от различни институти в Германия ни доближи до създаването на първия в историята ядрен часовник. В експерименти, проведени в Европейската организация за ядрени изследвания (ЦЕРН), изследователите измерват радиационния разпад на ядрения изомер торий-229 – първият случай на постигане на това постижение и критичен компонент за изграждането на ядрени часовници.
В продължение на години атомните часовници са били нашият стандарт за точност, когато става въпрос за часовници. Най-добрите оптични атомни часовници имат точност от 10-18, което е равносилно на неточност от една секунда на всеки 30 милиарда години.
Очаква се ядреният оптичен часовник да бъде поне 10 пъти по-точен. Въпреки че за първи път е предложен преди повече от две десетилетия, изследователите успяха да постигнат известен напредък в тази насока едва след някои важни открития през последните години.
Според прессъобщение на университета “Йоханес Гутенберг” в Майнц откритието, което предизвика вълнение в научните среди, е директното откриване на изомер на торий-229. Изомерът е атом, чието ядро се намира в по-високо енергийно състояние. Това може да се постигне с помощта на светлина с определена честота.
За атомните часовници изследователите използват честотата на светлината, използвана за предизвикване на преходи в атома, като мярка за време. За ядрените часовници обаче се използва честотата на светлината, използвана за възбуждане само на атомното ядро. Тъй като атомното ядро е по-компактна структура и има малки електромагнитни моменти, то е по-малко податливо на външни смущения.
Когато изомерът се върне в основното си състояние, той излъчва фотон – процес, който учените наричат радиационен разпад и който е от решаващо значение за измерването. Досега обаче изследователите не бяха успели да измерят точно разпадането. Това препятствие беше преодоляно наскоро чрез съвместните усилия на изследователи от различни германски изследователски организации.
Експериментите бяха проведени в съоръжението ISOLDE в ЦЕРН, където атоми на актиний-229 бяха имплантирани в кристали от калциев флуорид или магнезиев флуорид и оставени да се разпаднат до торий-229. Изследователският екип е измерил фотони с ултравиолетова дължина на вълната 148 nm и енергия на прехода 8,338 електронволта.
Това е най-прецизното измерване на енергията на изомера и точността е отбелязала подобрение седем пъти в сравнение с предишни резултати, твърдят изследователите. Необходимо е да се свърши още много работа, преди да бъде създаден ядрен часовник, но изследването показва, че торий-229 е най-добрият вариант за създаването му.
