Фізікі ўпершыню стварылі працуючыя ядзерныя гадзіннікі

• 17.06.2026, 19:21

Яны вымяраюць час па ваганнях атамнага ядра.

Фізікі з Еўропы і Кітая незалежна адзін ад аднаго стварылі першыя ў свеце працоўныя ядзерныя гадзіннікі — прылады, што вымяраюць час па ваганнях атамнага ядра, а не электронаў. Распрацоўка можа прывесці да з'яўлення гадзіннікаў, што пераўзыходзяць па дакладнасці сучасныя атамныя стандарты, а таксама адкрыць новыя магчымасці для пошуку цёмнай матэрыі і праверкі фундаментальных законаў фізікі. Прэпрынт працы апублікаваны на партале arXiv.

Сёння самымі дакладнымі прыборамі для вымярэння часу лічацца атамныя гадзіннікі. Яны працуюць дзякуючы пераходам электронаў паміж рознымі энергетычнымі станамі ўнутры атамаў. Такія прылады настолькі дакладныя, што могуць памыліцца менш чым на секунду за мільярды гадоў.

Аднак вучоныя даўно меркавалі, што яшчэ больш стабільным эталонам часу могуць стаць атамныя ядры. У адрозненне ад электронаў, якія знаходзяцца на вонкавых абалонках атама і схільныя ўплыву навакольнага асяроддзя, ядро надзейна абаронена ад знешніх уздзеянняў. Гэта робіць яго патэнцыйна ідэальным «маятніком» для звышдакладных гадзіннікаў.

Праблема была ў тым, што большасць ядзерных пераходаў патрабуюць занадта высокай энергіі і недаступныя для сучасных лазераў. Выключэннем апынуўся ізатоп торый-229. Яшчэ ў 2003 годзе фізікі выказалі здагадку, што яго ўнікальныя ўласцівасці дазволяць стварыць першыя ядзерныя гадзіннікі.

У 2024 годзе вучоным удалося выклікаць патрэбны пераход у ядры торыя-229 і зафіксаваць яго «ціканне». Цяпер дзве незалежныя групы даследчыкаў зрабілі наступны крок — ператварылі гэты эфект у паўнавартасную прыладу для вымярэння часу.

Абедзве каманды выкарыстоўвалі крышталі фтарыду кальцыю, у якія былі ўбудаваныя ядры торыя-229. Для кіравання імі ўжывалася вакуумнае ультрафіялетавае лазернае выпраменьванне.

Пакуль новыя прылады яшчэ не пераўзыходзяць найлепшыя атамныя гадзіннікі па дакладнасці. Аднак вучоныя адзначаюць, што атамныя гадзіннікі развіваюцца ўжо каля 70 гадоў, у той час як ядзерныя гадзіннікі толькі з'явіліся. На думку даследчыкаў, тэхналогія даказала сваю працаздольнасць і можа хутка прагрэсаваць у найбліжэйшыя гады.

Аўтары лічаць, што ў будучыні такія прылады знойдуць ужыванне не толькі ў сістэмах звышдакладнага вымярэння часу, але і ў фундаментальнай фізіцы — напрыклад, пры пошуку цёмнай матэрыі і праверцы таго, ці застаюцца фундаментальныя канстанты прыроды нязменнымі з цягам часу.