На протяжении почти 50 лет физики мечтают получить в свое распоряжение новый, более точный измерительный прибор, который заменил бы атомные часы. Предполагается, что ядерные часы дадут возможность точнее измерить фундаментальные постоянные природы и понять, действительно ли они постоянные или только кажутся таковыми потому, что мы не измерили их с достаточной точностью.

В результате 15 лет исследований и экспериментов команда ученых из Калифорнийского университета совершила прорыв к этой мечте. Заключив атом тория-229 внутрь прозрачного кристалла, богатого фтором, и обстреляв его лазерными лучами, они добились того, что ядро атома поглотило и испустило фотоны, как атомные электроны.

Электроны были настолько сильно связаны фтором, что для их возбуждения потребовалось бы очень большое количество энергии. Это позволило более низкоэнергетическому свету достичь ядра. Изменив энергию фотонов и измерив скорость, с которой они возбуждаются, ученые смогли определить энергию возбужденного состояния ядра, сообщает Science Daily.

Это значит, что измерение времени и гравитации можно будет совершать с точностью на несколько порядков выше. Дело в том, что на атомные электроны воздействует множество факторов среды, которые ограничивают точность прибора. Нейтроны и протоны испытывают меньше помех. Кроме того, современные атомные часы на электронах — это приборы размером с комнату с вакуумными камерами для атомных ловушек и охладительного оборудования. Ториевые ядерные часы будут намного меньше, надежнее и портативнее.

В конце прошлого года калифорнийский стартап Vector Atomic выпустил на рынок первые портативные оптические часы. Они в 100 раз превосходят точность существующих атомных часов того же размера.