Científicos austriacos y alemanes excitaban por primera vez el núcleo de torio-229 con un láser

• Австрийско‑немецкая команда зафиксировала возбуждение тория‑229 лазером
• Лазер работал на 148 нм с пиковыми мощностями в десятки петаватт
• Метод может привести к созданию ядерных часов, конкурирующих с атомными

Группа физиков из Австрии и Германии объявила о первом в истории наблюдении возбуждения ядерного перехода изотопа тория‑229 посредством поглощения света. До этого подобные переходы регистрировались только после того, как ядро испускало собственное излучение, что ограничивало точность измерений.

Экспериментальная установка

Для получения результата учёным потребовался непрерывный лазер, работающий на экстремально короткой длине волны — 148 нанометров. Несмотря на относительно небольшую мощность, пиковый уровень энергии достигал десятков петаватт, что позволило эффективно взаимодействовать с ядром тория‑229.

Ториевый изотоп известен своим уникальным низкоэнергетическим ядерным уровнем, расположенным в диапазоне нескольких электронвольт, что делает его потенциальным кандидатом для создания сверхточных часов. Однако до недавних дней отсутствие надёжного способа возбуждать это состояние ограничивало практическое применение.

В проведённом эксперименте лазерный луч был направлен на тонкую пленку, содержащую атомы тория‑229. При поглощении фотонов ядро переходило в возбужденное состояние, что было подтверждено измерениями спектра и характерными изменениями в энергетическом распределении.

Перспективы ядерных часов

Полученный метод открывает возможность разработки ядерных часов, которые могут превзойти по стабильности и точности современные атомные часы, основанные на электронных переходах. Ядерные переходы менее чувствительны к внешним полям и температурным колебаниям, что обещает более длительный срок службы и меньшую погрешность.

Если технология будет доработана и масштабирована, такие часы могут найти применение в глобальных системах навигации, синхронизации телекоммуникационных сетей и фундаментальных физических исследованиях, где требуется измерение времени с предельной точностью.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature, где авторы подробно описали экспериментальную схему, полученные данные и потенциальные направления дальнейших исследований.

Fuente: N+1