Ученые разработали ультраточные ядерные часы, способные сохранять точность в пределах одной секунды на протяжении 30 миллионов лет. Эти часы основаны на использовании атомов, которые позволяют достигать высокой стабильности и надежности в измерениях времени. Исследователи уверены, что такие устройства могут значительно улучшить точность навигационных систем, а также внести вклад в фундаментальные исследования в области физики и астрономии.

Ученые из Венского технологического института разработали уникальные ядерные часы, способные самостоятельно корректировать погрешности и функционировать более суток без необходимости вмешательства человека. В их основе лежат ядерные переходы тория, что позволяет достичь более высокой точности измерения времени, как сообщает РБК-Украина, ссылаясь на новое исследование, опубликованное в журнале Nature.

Традиционные лазерные часы измеряют время с использованием светового луча, однако внешние факторы, такие как температура, могут менять частоту лазера. Для решения этой проблемы в устройство был встроен специальный кристалл с атомами тория.

Ученые указывают, что для измерений обычно используются энергетические уровни электронов в атомах. Торий привлек внимание исследователей на протяжении многих десятилетий благодаря своей уникальной характеристике: два его ядерных энергетических уровня расположены очень близко друг к другу, что позволяет лазерному лучу легко переводить ядро из одного состояния в другое.

Прототип ядерных часов использует это свойство для самостабилизации, функционируя следующим образом:

• Ториевые ядра поглощают лазерный свет на строго определенной частоте.

• При отклонении лазера от нормы поглощение света значительно снижается.

• Часы фиксируют это падение и автоматически корректируют работу лазера, не прибегая к внешним эталонным приборам.

Измерения, проведенные в течение суток, показали, что точность нового устройства составляет около десяти минус пятнадцатой степени. Это значит, что часы могут ошибиться всего на одну секунду за 30 миллионов лет. Хотя этот результат пока не достигает лучших мировых образцов оптических атомных часов, для первого прототипа это впечатляющий успех, утверждают исследователи.

По их словам, основное преимущество ядерных часов в том, что атомные ядра более чем в 10 000 раз меньше целых атомов, что делает их менее чувствительными к внешним помехам и повышает надежность системы. В будущем команда планирует улучшить точность устройства с помощью более мощных лазеров и качественных кристаллов тория.