Odmierzanie czasu odgrywa bardzo istotną rolę w codziennym życiu. W zależności od zastosowania, dokładność tego procesu może się znacząco różnić. W odpowiedzi na takie potrzeby powstały optyczne zegary atomowe, których funkcjonowanie opiera się na zliczaniu okresów atomowego wzorca częstotliwości. Inżynierowie się jednak nie zatrzymują i dążą do stworzenia urządzeń, które byłyby jeszcze bardziej precyzyjne.
Odpowiedzią na tę potrzebę mają być zegarny nuklearne. Jak wyjaśniają przedstawiciele Quantum Metrology Laboratory, prowadzone w ostatnim czasie działania doprowadziły do powstania maszyn wykazujących dwie bardzo istotne zalety. Po pierwsze, oferują one niespotykany wcześniej stopień precyzji, a jakby tego było mało, najwyraźniej wykazują wyższą odporność na zakłócenia. Z tego względu fizycy zacierają ręce w związku z możliwością ich praktycznego zastosowania.
Takowe mogłoby obejmować chociażby prowadzenie badań poświęconych ciemnej materii. Ta zagadkowa substancja, choć niemożliwa do bezpośredniego zaobserwowania, najwyraźniej odpowiada za większą część masy wszechświata. Ale żeby zgłębiać tajemnice ciemnej materii, potrzeba instrumentów pozwalających na prowadzenie wyjątkowo precyzyjnych pomiarów. Zegary nuklearne mogłyby utorować drogę do osiągnięcia tego celu.
Zegar nuklearny może zapewnić nawet 10-krotnie wyższą precyzję pomiarów od oferowanej przez obecnie dostępne optyczne zegary atomowe. Cechuje się przy tym wysoką odpornością na zakłócenia
Japońscy naukowcy wyjaśniają, że w toku prowadzonych działań wykorzystali lasery. Użyli ich na potrzeby pomiaru czasu istnienie jąder toru-229. Jony tego izotopu zostały uwięzione a następnie skierowano na nie wiązki lasera. I choć w obecnej formie zegar nuklearny nie będzie miał jeszcze przewagi wspomnianej w tytule, to planowane działania powinny do tego doprowadzić. Uzyskanie tak imponujących rezultatów ma być możliwe dzięki niższej wrażliwości jąder w zegarach nuklearnych na zewnętrzne pola elektromagnetyczne i wahania temperatur.
Czytaj też: Chiny uderzają w światową gospodarkę i… produkcję broni nuklearnej. Znamy szczegóły kluczowej decyzji
Mówiąc dokładniej, członkowie zespołu badawczego użyli potrójnie naładowanych jąder toru-229. Kolejny etap eksperymentów polegał na skierowaniu w ich stronę wiązek lasera, co miało na celu pomiar czasu potrzebnego na ich rozpad. Co istotne, owe jądra mogą być łatwo wzbudzone przy udziale próżniowego lasera ultrafioletowego, ponieważ cechują się niską energią wzbudzenia. I choć przedstawiciele świata nauki mieli wątpliwości co do wykonalności tego zadania, to Japończycy dostarczyli na to dowody.