Tisíckrát presnejšie ako atómové hodiny: Vedci sa priblížili k zariadeniu, ktoré nám môže pomôcť odhaliť fungovanie vesmíru
Autori štúdie približujú úspech, ktorý ľudstvo priblížil k prvým jadrovým hodinám, presnejšiemu meraču času než sú atómové hodiny.
Výskumníci z Texas A&M University vo svojej novej štúdii prinášajú zistenia, ktoré by svet mohli priniesť bližšie k novej generácii atómových hodín. Táto technológia by mohla ovplyvniť základy mnohých vedných odborov a priemyslu, od jadrovej fyziky až po telekomunikačné a satelitné systémy.
Atómové hodiny sú doteraz najpresnejšie hodiny, ktorých základom sú oscilácie molekúl alebo atómov vhodnej látky. Používa sa napríklad plynový amoniak na vlnovej dĺžke 1,2599 cm. V podstate sú to zdokonalené kremenné hodiny, kontrolované frekvenciou vhodnej molekulovej alebo atómovej spektrálnej čiary.
Vedecký tím po prvýkrát dokázal vzrušiť jadrový izomér skandium-45 prostredníctvom najjasnejšieho röntgenového pulzu na svete.
“Atómové hodiny, napríklad hodiny s céziom-133 alebo stronciom-87, sa spoliehajú na oscilácie elektrónov v atóme, ktoré môžu oscilovať na veľmi spoľahlivých frekvenciách, ak sa vzrušia mikrovlnným alebo optickým žiarením,” vysvetľuje jedna z autorov štúdie, doktorka Olga Kocharovskaya.
Skandium je prvok, s ktorým sa môžeme stretnúť nielen pri leteckých a vesmírnych komponentoch, ale aj pri športovom vybavení. V rámci výskumu však autori zistili, že tento prvok môže ponúknuť atómové hodiny s presnosťou jednej sekundy na 300-miliárd rokov. Inými slovami povedané, išlo by o približne tisíckrát presnejšie atómové hodiny, než aké používame dnes.
Potenciál vedci videli už pred viac ako 30 rokmi
Spojenie skandia-45 a mimoriadne jasných röntgenových lúčov môže vedcom po prvýkrát dovoliť vytvoriť “jadrové hodiny”, ktoré by namiesto oscilácií elektrónového obalu atómu mohli sledovať oscilácie jeho jadra.
Neprehliadnite
“Tak mimoriadnu presnosť si vyžadujú výskumy niektorých aspektov relativity, gravitačnej teórie a ďalších fyzikálnych fenoménov, napríklad temnej hmoty. Jadrové hodiny v tomto smere predstavujú ultimátne zariadenie na meranie času,” hovorí spoluautor štúdie, doktor Xiwen Zhang.
Autori výskumu veria, že s takouto presnosťou by mohli jadrové hodiny priniesť revolúciu v mnohých vedeckých odboroch a každodenných technológiách. Jadrové hodiny by mohli nájsť uplatnenie v extrémnej metrológii, mimoriadne detailnej spektroskopii a ďalších vedných odboroch.
Spočiatku nebolo jasné, či možno potrebné parametre dosiahnuť s dnes dostupnými röntgenovými žiaričmi. Jeden z autorov štúdie, doktor Yuri Shvyd’ko, vnímal potenciál skandia-45 už pred 30 rokmi.
“Spočiatku náš projekt dostal zmiešané recenzie. Mnohí ho považovali za vysoko rizikový, no s potenciálne vysokou odmenou. Nakoniec sme dostali potrebné dotácie a mohli sme začať s plánovaním experimentov,” vysvetľuje Kocharovskaya.
Výskumníci pozorovali hľadanú rezonanciu počas prvých hodín experimentu. Ako vysvetľujú, v momente keď pozorovali výsledky, ich dlhoročná práca sa vyplatila. Hoci je tento experiment na konci, autori štúdie už majú naplánované ďalšie kroky a ciele. Jedným z cieľov je dosiahnutie ešte vyššej presnosti meraní.
Podľa autorov je kritické odhadnúť presnosť jadrových hodín a zároveň aj ich stabilitu. Veria však, že sa im podarí pokoriť všetky prekážky.
Pre tých, ktorí nevedia, tak atómové hodiny majú široké využitie. Napríklad sa využívajú pre systémy ako GPS, synchronizáciu časových kódov v telekomunikačných sieťach, testovanie fyzikálnych zákonov a na merania, ktoré vyžadujú veľmi presné časovanie, sledovanie pohybu nebeských telies a podobone.
Komentáre