Choć niezwykle precyzyjne zegary atomowe służą ludzkości już od lat 50. XX wieku, naukowcy właśnie udowodnili, że w kwestii kontrolowania czasu nie powiedzieliśmy jeszcze ostatniego słowa. Niezależne zespoły badawcze z Europy oraz Chin dokonały historycznego przełomu w metrologii, konstruując pierwsze na świecie, w pełni funkcjonalne zegary jądrowe. Ta nowa technologia ma szansę zrewolucjonizować nie tylko naukę o czasie, ale i nasze rozumienie całego kosmosu.
Tradycyjne zegary atomowe mierzą czas poprzez analizę skoków energetycznych elektronów, które krążą na obrzeżach atomu. Choć to genialne rozwiązanie, ma jedną wadę – zewnętrzne elektrony są stale narażone na subtelne zakłócenia z otoczenia.
Zegary jądrowe całkowicie zmieniają reguły gry, przenosząc punkt pomiaru do samego jądra atomowego. Ponieważ znajduje się ono głęboko w centrum, jest doskonale chronione przed wpływem czynników zewnętrznych. Teoretycznie zapewnia to stabilność i precyzję pomiaru, o jakiej dotychczas mogliśmy tylko pomarzyć.
Kluczem do sukcesu okazał się unikalny izotop pierwiastka chemicznego – tor-229. Jego jądro potrzebuje niezwykle małej dawki energii, by zmienić swój stan i zacząć „tykać”. Fizycy umieścili atomy toru wewnątrz przezroczystych kryształów fluorku wapnia i pobudzili je do działania za pomocą precyzyjnego światła specjalnego lasera UV.
Choć serce obu urządzeń było podobne, zespoły badawcze skupiły się na innych aspektach. Naukowcy z Europy zbudowali samodzielne urządzenie i porównali jego stabilność z tradycyjnym zegarem atomowym, potwierdzając genialne wyniki. Co więcej, od razu wykorzystali tę kosmiczną precyzję do testowania teorii na temat zagadkowej ciemnej materii. Badacze z Chin skupili się na sprawdzeniu, czy fizyczne otoczenie kryształu nie fałszuje pomiarów. Zamknęli tor w dwóch różnych kryształach i udowodnili, że w obu przypadkach częstotliwość taktowania była idealnie identyczna.
Według prognoz ekspertów z Uniwersytetu Wiedeńskiego te zaskakująco kompaktowe urządzenia już w ciągu najbliższych kilku lat całkowicie zdetronizują dotychczasowe zegary atomowe. Poza idealnym odmierzaniem sekund, fizycy zyskają potężne narzędzie do badania fundamentalnych praw przyrody. Nowe zegary pozwolą m.in. z absolutną dokładnością sprawdzić, czy stałe fizyczne naszego Wszechświata są nienaruszalne, czy też ulegają minimalnym zmianom w czasie.
Źródło: www.national-geographic.pl
Karolina Osińska-Marcińczyk, fot. AI
