Этот пост добавлен читателем Naked Science в раздел «Сообщество». Узнайте как это сделать по ссылке.
Китайские физики испытали ядерные часы со стабильностью в шесть раз выше, чем у конкурирующей системы
Экспериментальные ядерные часы, созданные в Китае, продемонстрировали более высокую стабильность, чем второе в мире работающее устройство такого типа. Исследователи Университета Цинхуа установили, что их часы идут примерно в шесть раз стабильнее конкурирующей системы, разработанной в Вене.
Обе научные группы создали свои часы на основе ядер тория-229, удерживаемых внутри кристаллов. Такой подход переносит механизм отсчета времени с электронов на атомное ядро. Полученные результаты становятся еще одним шагом к созданию нового класса высокоточных часов. Ядерные часы также могут предоставить физикам новый инструмент для проверки фундаментальных законов природы.
Исследователи из Университета Цинхуа обнаружили, что кристаллы, изготовленные независимо друг от друга, генерируют практически идентичные сигналы часов. Результаты измерений совпали с точностью примерно до трех частей на 10 триллионов. Это свидетельствует о том, что сигнал не зависит от свойств какого-то одного необычного кристалла. Полученный результат также согласуется с более ранними измерениями исследователей из американского Национального института стандартов и технологий в Колорадо.
Дин Шицянь, руководивший исследованием в Цинхуа, заявил, что полученные данные укрепляют доказательства воспроизводимости работы ядерных часов. В перспективе эта технология может стать основой практического стандарта времени. При этом китайская разработка пока уступает по стабильности лучшим атомным часам. Атомные часы используются для сверхточного отсчета времени уже более 70 лет. В них отслеживаются изменения энергетических состояний электронов. Ядерные часы, напротив, регистрируют переход внутри атомного ядра. Это различие может оказаться принципиально важным, поскольку электроны занимают значительно большую область вокруг атома. Ядро же намного меньше и гораздо прочнее связано.
Торий-229 обладает редким преимуществом для создания ядерных часов. Его ядро способно реагировать на ультрафиолетовое излучение с энергией, достижимой современными лазерами. Для большинства других атомных ядер аналогичные переходы требуют значительно большей энергии. Лишь в 2024 году ученым впервые удалось управляемо возбуждать торий-229 с помощью лазера.
В установке Университета Цинхуа ультрафиолетовое излучение создаётся с помощью паров кадмия, нагретых до 600°C. Затем свет направляется на крошечный кристалл, содержащий торий. Размер кристалла меньше рисового зерна. Тем не менее он содержит около одного квадриллиона ядер тория. В установке, созданной исследователями в Вене, используется кристалл, содержащий примерно в 200 раз больше ядер тория. Его сигнал сравнивается с сигналом атомных часов по оптоволоконной линии длиной около 10 киломтеров.
Венские исследователи обнаружили, что сигнал ядерных часов немного менялся в зависимости от того, через какую часть кристалла проходил лазерный луч. Из-за этих колебаний устройство показывало несколько разное время в разные дни. Улучшение характеристик кристалла может помочь уменьшить эту проблему.
Небольшие размеры атомного ядра могут снизить влияние внешних электрических и магнитных полей. Более слабое внешнее воздействие в перспективе способно позволить ядерным часам достичь исключительно высокой точности. Кроме того, ядерные часы могут стать инструментом для поиска темной материи. Физики могут сравнивать показания ядерных и атомных часов, чтобы обнаружить чрезвычайно малые изменения фундаментальных физических констант.
Исследователи из Вены уже использовали свои ядерные часы для поиска темной материи. Эксперимент не выявил свидетельств ее существования. Тем не менее перед учеными по-прежнему стоят серьезные проблемы в области материаловедения и инженерии. Торий-229 остается крайне редким элементом, что ограничивает возможности экспериментов с новыми конструкциями кристаллов. Более совершенные кристаллы позволили бы распределять атомы тория более равномерно и уменьшить количество внутренних дефектов. Улучшить характеристики часов также могут более мощные лазеры.
Сегодня атомные часы используются в системах, для которых необходима исключительно точная синхронизация, в том числе в спутниковой навигации. Ядерным часам предстоит существенно повысить свои характеристики, прежде чем они смогут претендовать на замену уже существующим технологиям. В конечном итоге исследователи хотят вывести ядерные часы за пределы специализированных лабораторий. Компактные конструкции могут сделать сверхточный отсчет времени доступным для значительно более широкого круга практических применений.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl (Cmd) + Enter.
Telegram 
Дзен 
VK
Предстоящие мероприятия
Дата-центры для нейросетей в последние пару лет стали важнейшим фактором роста западной экономики, а заодно и мировой энергетики. В этом направлении нейросети создали немало новых рабочих мест, хотя и меньше, чем в программировании. Однако у невиданного бума есть и оборотная сторона: нобелевский лауреат Пол Кругман выяснил, что они буквально выдавливают остальные сектора экономики, забирая у них все больше инвестиций.
В большинстве случаев планеты и иные тела, вращающиеся вокруг «нормальных» звезд главной последовательности, формируются достаточно далеко от своих светил, чтобы падать на них. Несмотря на это, теперь астрономы увидели, как красный карлик перетягивает на себя вещество от вращающегося вокруг него объекта. Тот уже делает один оборот вокруг своей звезды меньше, чем за полтора часа, и это время может уменьшаться.
Два блюда с одинаковыми калорийностью, объемом и равным соотношением белков, жиров и углеводов вызвали совершенно разный отклик организма в зависимости от степени обработки продуктов. К такому выводу пришли исследователи, обнаружившие, что ультраобработанная еда заставляет поджелудочную железу вырабатывать больше инсулина и активирует участки мозга, отвечающие за пищевую мотивацию и удовольствие.
Новый анализ наблюдений за северной полярной областью Марса заставил ученых пересмотреть представления о составе водяного льда. Выяснилось, что прежние модели заметно искажали одну из его главных характеристик. С учетом этого, местный лед потенциально может быть куда полезнее для персонала будущих марсианских баз.
В большинстве случаев планеты и иные тела, вращающиеся вокруг «нормальных» звезд главной последовательности, формируются достаточно далеко от своих светил, чтобы падать на них. Несмотря на это, теперь астрономы увидели, как красный карлик перетягивает на себя вещество от вращающегося вокруг него объекта. Тот уже делает один оборот вокруг своей звезды меньше, чем за полтора часа, и это время может уменьшаться.
История и настоящее атомной отрасли насыщены множеством аббревиатур, на первый взгляд совсем загадочных. На деле понять их несложно, а стоящие за этим истории необычны и весьма увлекательны. Ниже мы выделим такие термины. И, как читатель скоро обнаружит, они вплотную касаются его жизни далеко не только через поток электронов из розетки.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Новый анализ наблюдений за северной полярной областью Марса заставил ученых пересмотреть представления о составе водяного льда. Выяснилось, что прежние модели заметно искажали одну из его главных характеристик. С учетом этого, местный лед потенциально может быть куда полезнее для персонала будущих марсианских баз.
В последние сорок лет на планете идет активное глобальное озеленение — в том числе в засушливых зонах планеты, от полупустынь до степей. Однако современные климатические модели (в отличие от прогнозов климатологов прошлого) никак не предсказывали это событие. Поэтому множество ученых озабочено непредсказуемостью происходящего. Авторы новой работы попытались найти какие-то минусы у этого процесса и частично преуспели: стабильность засушливости в сухих частях планеты действительно под угрозой.
[miniorange_social_login]
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Комментарий на проверке
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Аккаунт заблокирован!
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Что-то пошло не так!
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
ПонятноЛучшие материалы
Войти
Вконтакте
По e-mail
Google
Яндекс ID
Ваша заявка получена
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно