Nukleárne hodiny sú tak presné, že by mohli prepísať definíciu času
Nukleárne hodiny založené na thorium-229 ponúkajú neuveriteľnú presnosť a odolnosť voči vonkajším vplyvom, čo môže otvoriť nové možnosti v meraní času a výskume vesmíru.
Vedci z JILA, inštitúcie pre kvantovú fyziku, pracujú na revolučnom type hodín, nukleárnych hodinách, ktoré sú oveľa presnejšie než akékoľvek atomové hodiny, ktoré dnes používame. Ak sa tento výskum podarí, môžeme sa dočkať nevídaných pokrokov v meraní času a možno aj objavov nových fyzikálnych zákonov. Na novinku upozorňuje portál scitechdaily.com.
Čo sú to nukleárne hodiny?
Nukleárne hodiny nevyužívajú na svoju presnosť pohyb elektrónov okolo jadra, ale vychádzajú z prechodov v samotnom jadre atómu. Vedci z JILA sa zamerali na izotop thorium-229, ktorý vykazuje nízku energetickú úroveň v jadrových prechodoch. Tento objav je zásadný, pretože tieto prechody sú oveľa menej citlivé na vonkajšie vplyvy, ako sú zmeny teploty. A to je pre presnosť merania času kľúčové.
Výskum, ktorý viedol profesor Jun Ye v spolupráci s Technickou univerzitou vo Viedni, ukázal, že thorium-229 je ideálnym kandidátom na vytvorenie ultrastabilného časomera. Ak sa tento projekt podarí, môžeme očakávať, že čas bude meraný s neuveriteľnou presnosťou.
Prečo je stabilita dôležitá?
Pre bežné aplikácie, ako je navigácia cez GPS alebo vedecké experimenty, sú atomové hodiny veľmi presné. Avšak ich presnosť môže ovplyvniť teplota alebo magnetické polia. Tím z JILA však skúma, ako využiť vlastnosti nukleárnych prechodov, ktoré sú oveľa menej citlivé na tieto faktory. Vďaka tomu by tieto hodiny mohli poskytovať stabilné meranie času, ktoré by neovplyvnili takmer žiadne vonkajšie podmienky.
V budúcnosti by sme mohli mať hodiny, ktoré budú schopné merať čas s presnosťou, akú si dnes ani nevieme predstaviť. Takýto pokrok by mohol mať obrovský význam v rôznych oblastiach, od vedy až po každodenný život.
Neprehliadni
Thorium a teplota
Výskum sa sústredil aj na to, ako teplota ovplyvňuje prechody v jadre thoria. Vedci testovali rôzne teploty a zistili, že jeden z prechodov v jadre thoria je veľmi málo citlivý na teplotu. Tento objav je zásadný, pretože stabilné podmienky sú pre presné meranie času nevyhnutné.
Keď sa krystal zahreje, mení sa jeho štruktúra, čo ovplyvňuje elektrické polia okolo atómov thoria. Tieto účinky sa navzájom vyrušujú, čo vedcom pomohlo nájsť stabilný „teplotný sladký bod“, v ktorom by sa dalo dosiahnuť optimálne meranie času. Tento objav naznačuje, že ak sa podarí nájsť ešte stabilnejšie podmienky, môžeme mať hodiny, ktoré fungujú v akýchkoľvek podmienkach, od Arktídy po extrémne horúčavy.
Viac než len hodiny
Výskum nukleárnych hodín neznamená len zlepšenie technológie merania času. Môže to otvoriť nové možnosti v oblasti vedy. Extrémna stabilita týchto hodín by mohla byť využitá na testovanie nových fyzikálnych teórií, ktoré presahujú rámec dnešného štandardného modelu. Ak by došlo k neočakávaným zmenám v prechodoch thoria, vedci by mohli objaviť nové informácie o temnej hmote alebo iných neznámych silách vo vesmíre.
Nukleárne hodiny sa teda nebudú využívať len na meranie času, ale aj na skúmanie tajomstiev, ktoré ešte nevieme vysvetliť. Ak sa tento výskum podarí, môžeme sa dočkať nových objavov, ktoré by mohli zmeniť náš pohľad na vesmír.
Budúcnosť, ktorú môže priniesť nukleárna presnosť
Výskum JILA je len začiatok, ale potenciál nukleárnych hodín je obrovský. Ak sa podarí túto technológiu rozvinúť, môžeme očakávať revolúciu v oblasti merania času a možno aj v základných fyzikálnych teóriách. Nukleárne hodiny nám môžu priniesť nový pohľad na svet, v ktorom žijeme, a otvoriť dvere k objavom, ktoré zatiaľ zostávajú skryté.
Komentáre