Австрійські та німецькі вчені вперше збудили ядро торію‑229 лазером

• Австрійсько‑німецька команда зафіксувала збудження торію‑229 лазером
• Лазер працював на 148 нм з піковими потужностями в десятки петаватт
• Метод може призвести до створення ядерних годинників, які конкурують з атомними

Група фізиків з Австрії та Німеччини оголосила про перше в історії спостереження збудження ядерного переходу ізотопу торію‑229 шляхом поглинання світла. До цього подібні переходи реєструвалися лише після того, як ядро випромінювало власне випромінювання, що обмежувало точність вимірювань.

Експериментальна установка

Для отримання результату вченим знадобився безперервний лазер, що працює на екстремально короткій довжині хвилі — 148 нанометрів. Незважаючи на відносно невелику потужність, піковий рівень енергії досягав десятків петаватт, що дозволило ефективно взаємодіяти з ядром торію‑229.

Торієвий ізотоп відомий своїм унікальним низькоенергетичним ядерним рівнем, розташованим у діапазоні кількох електронвольт, що робить його потенційним кандидатом для створення надточних годинників. Однак до недавніх днів відсутність надійного способу збуджувати цей стан обмежувала практичне застосування.

У проведеному експерименті лазерний промінь був спрямований на тонку плівку, що містить атоми торію‑229. При поглинанні фотонів ядро переходило в збуджений стан, що було підтверджено вимірюваннями спектра та характерними змінами в енергетичному розподілі.

Перспективи ядерних годинників

Отриманий метод відкриває можливість розробки ядерних годинників, які можуть перевершити за стабільністю та точністю сучасні атомні годинники, основані на електронних переходах. Ядерні переходи менш чутливі до зовнішніх полів і температурних коливань, що обіцяє більш тривалий термін служби і меншу похибку.

Якщо технологія буде доопрацьована і масштабована, такі годинники можуть знайти застосування в глобальних системах навігації, синхронізації телекомунікаційних мереж і фундаментальних фізичних дослідженнях, де потрібно вимірювання часу з граничною точністю.

Результати дослідження опубліковані в науковому журналі Природа, де автори детально описали експериментальну схему, отримані дані і потенційні напрямки подальших досліджень.

Джерело: N+1