Austriaccy i niemieccy naukowcy po raz pierwszy wzbudzili jądro toru‑229 laserem
W skrócie- Austro-niemiecki zespół zarejestrował wzbudzenie toru-229 laserem
- Laser pracował na 148 nm z szczytowymi mocami w dziesiątkach petawatów
- Metoda może doprowadzić do stworzenia zegarów jądrowych, które będą konkurować z atomowymi
Grupa fizyków z Austrii i Niemiec ogłosiła o pierwszym w historii zaobserwowaniu wzbudzenia przejścia jądrowego izotopu toru-229 poprzez absorpcję światła. Do tej pory podobne przejścia rejestrowano tylko po tym, jak jądro emitowało własne promieniowanie, co ograniczało dokładność pomiarów.
Eksperymentalna instalacja
Aby uzyskać wynik, naukowcy potrzebowali ciągłego lasera działającego na ekstremalnie krótkiej długości fali — 148 nanometrów. Mimo stosunkowo niewielkiej mocy, szczytowy poziom energii osiągał dziesiątki petawatów, co pozwoliło na efektywne oddziaływanie z jądrem toru‑229.
Izotop toru jest znany ze swojego unikalnego niskonenergetycznego poziomu jądrowego, znajdującego się w zakresie kilku elektronowoltów, co czyni go potencjalnym kandydatem do stworzenia superdokładnych zegarów. Jednak do niedawna brak niezawodnego sposobu wzbudzania tego stanu ograniczał praktyczne zastosowanie.
W przeprowadzonym eksperymencie wiązka laserowa była skierowana na cienką warstwę zawierającą atomy toru‑229. Po absorpcji fotonów jądro przechodziło w stan wzbudzony, co zostało potwierdzone pomiarami widma i charakterystycznymi zmianami w rozkładzie energetycznym.
Perspektywy zegarów jądrowych
Otrzymana metoda otwiera możliwość opracowania zegarów jądrowych, które mogą przewyższyć pod względem stabilności i dokładności współczesne zegary atomowe, oparte na przejściach elektronowych. Przejścia jądrowe są mniej wrażliwe na zewnętrzne pola i wahania temperatury, co obiecuje dłuższą żywotność i mniejszy błąd.
Jeśli technologia zostanie dopracowana i skalowana, takie zegary mogą znaleźć zastosowanie w globalnych systemach nawigacji, synchronizacji sieci telekomunikacyjnych oraz fundamentalnych badaniach fizycznych, gdzie wymagana jest pomiar czasu z najwyższą precyzją.
Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie naukowym Natura, gdzie autorzy szczegółowo opisali schemat eksperymentalny, uzyskane dane i potencjalne kierunki dalszych badań.
Źródło: N+1
