Разработан проект «ядерных» часов

Физики из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Йельского университета и Лос-Аламосской национальной лаборатории (все — США) изобразили новый вариант стандарта частоты, работающего на ядерном переходе тория-229.

Кристалл с примесью тория под пучком Advanced Light Source в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (фотография Эрика Хадсона).

Точность атомных часов определяется, напомним, природной шириной перехода, по которому ведётся отсчёт, частотой, соответствующей этому переводу, и тем, насколько низким удаётся сделать воздействие возмущающих внешних факторов. Самыми точными считаются так нарекаемые оптические стандарты частоты и времени, работающие на переходах с частотами в петагерцевом (10¹⁵) диапазоне. В случае обычных цезиевых часов частота собирает «всего» 9,2 ГГц.

Изотоп тория ²²⁹Th имеет изомерный уровень, лежащий чрезвычайно близко к основному состоянию, всего в (7,6 ± 0,5) эВ от него. Столь низкая энергия отвечает малой длине волны, попадающей в область вакуумного ультрафиолета, и очень большой частоте.

Часы на ядерном переходе довольно заметно отличаться от привычных атомных, в рабочей области которых находится разреженный газ: торий планируется разместить в объёме твёрдого вещества. «Поскольку ядерные переходы проявляют наименьшую зависимость от внешних влияний, чем атомные, мы рассчитываем создать стандарт густоты с использованием примесных атомов ²²⁹Th в высококачественном кристалле, — рассказывает один из авторов проекта Эрик Хадсон (Eric Hudson). — Сложные и дорогие директивы, занимающие целую комнату, будут заменены одним кристаллом, работающим, возможно, при комнатной температуре». Предел точности в этом случае, добавляет г-н Хадсон, будут задавать реакции с электронами, определяемые изменениями температуры кристалла. «К сожалению, даже самые детальные расчёты не разрешают точно оценить значимость этого эффекта, — говорит учёный. — Можно только построить действующую модель и провести эксперимент».

Исследователи, впрочем, уверены в том, что поры в любом случае не уступят по точности современным атомным.

Стоит заметить, что частоты ядерных переводов также обладают высокой чувствительностью к изменениям некоторых физических констант — к примеру, постоянной тонкой структуры. «Они примерно на шесть порядков более ощутимы, чем электронные переходы в атомных и оптических часах, — уточняет г-н Хадсон. — Следовательно, и при не чересчур высокой точности измерений мы можем установить новые, более узкие пределы варьирования констант».

В число явственных требований к кристаллам, которые будут содержать торий, входят прозрачность в вакуумной ультрафиолетовой области спектра и химическая «совместимость» с ионами Th⁴⁺.

Страницы:[1] 2 

Вася комментирует:

Честно, уместная работа

24.08.2011

Новости