Ученые обошли главную угрозу создания ядерных часов трюком ювелира

В последние годы в области хронометрии достигнут значительный прогресс в разработке ядерных часов нового поколения. Эти устройства, основанные на принципах атомной физики, обладают потенциалом превзойти существующие атомные стандарты по точности измерения времени. Однако ключевым препятствием на пути реализации этого потенциала долгое время оставались проблемы, связанные с материалами, используемыми в конструкции часов.

Для функционирования ядерных часов необходимы кристаллы, в состав которых входят атомы тория. Однако структурные дефекты в кристаллической решетке таких материалов часто препятствуют эффективному проникновению возбуждающего излучения, что критически важно для синхронизации атомных ядер и, следовательно, для точного измерения времени.

Исследователи из Венского технического университета предложили инновационное решение этой проблемы, применив методы, аналогичные тем, что используются в ювелирной промышленности для улучшения качества драгоценных камней. В рамках данного подхода кристаллы были подвергнуты термической обработке в условиях высокого вакуума. Этот метод, известный как "перекристаллизация", аналогичен процессу, применяемому для повышения чистоты и прозрачности драгоценных камней.

В результате термической обработки была достигнута значительная оптимизация структуры фторида кальция, легированного торием. В частности, были устранены дефекты кристаллической решетки, что привело к повышению прозрачности материала в спектральном диапазоне ультрафиолетового излучения. Это, в свою очередь, позволило лазерным лучам эффективно взаимодействовать с ядрами тория, обеспечивая высокую точность измерения времени.

Данное открытие открывает новые перспективы для создания прототипа ядерных часов с улучшенными характеристиками точности. Более того, оно предоставляет уникальные возможности для проведения фундаментальных исследований в области квантовой механики и атомной физики, способствуя углублению понимания фундаментальных законов природы.