ორმა გუნდმა პირველი მოქმედი ბირთვული საათი შექმნა

ორმა გუნდმა შექმნა მსოფლიოში პირველი მოქმედი ბირთვული საათი

ორ ათწლეულზე მეტი მუშაობის შემდეგ, ორმა დამოუკიდებელმა კვლევითმა ჯგუფმა შექმნა პირველი მოქმედი ბირთვული საათი — მოწყობილობა, რომელიც დროს ზომავს ატომის ბირთვში არსებული რხევების გაზომვით და არა მისი გარშემო მყოფი ელექტრონებით. პარალელური გარღვევები, რომლებიც ივნისის დასაწყისში arXiv-ზე გამოქვეყნებულ პრეპრინტებშია აღწერილი, აღნიშნავს ბირთვული დროის აღრიცხვის გადასვლას თეორიული მისწრაფებიდან მოქმედ ტექნოლოგიაზე.

დიდი ხნის ნანატრი ეტაპი

ევროპულმა გუნდმა, რომელსაც ხელმძღვანელობდა ფიზიკოსი Thorsten Schumm ავსტრიის TU Wien-ში, და ჩინურმა გუნდმა Tsinghua-ს უნივერსიტეტიდან Shiqian Ding-ისა და პირველი ავტორის Beichen Huang-ის ხელმძღვანელობით, თითოეულმა დაასტაბილურა ვაკუუმური ულტრაიისფერი ლაზერი თორიუმ-229-ის ბირთვულ გადასვლაზე, რომელიც ჩაშენებულია კალციუმის ფტორიდის კრისტალებში. ორივე ჯგუფმა დანერგა უკუკავშირის მარყუჟები, რომლებიც მუდმივად მართავენ ლაზერის სიხშირეს ბირთვული რეზონანსის შესაბამისად — ნაბიჯი, რომელიც განასხვავებს მოქმედ საათს უბრალო სპექტროსკოპიისგან.arxiv

„ეს იყო ბოლო დაკარგული ნაბიჯი, ვიდრე მას რეალურ საათს ვუწოდებდით“, — განუცხადა Science News-ს Lars von der Wense-მა, Johannes Gutenberg-ის უნივერსიტეტის ფიზიკოსმა, რომელიც არ მონაწილეობდა არცერთ პროექტში.gizmodo

Tsinghua-ს გუნდმა მიაღწია წილადი სიხშირის არასტაბილურობას 2 × 10⁻¹² წამში საშუალო დროის კვადრატულ ფესვზე, რაც მიაღწია დაახლოებით 2 × 10⁻¹⁴-ს ხანგრძლივი მუშაობისას. ვენის გუნდმა განაცხადა 3 × 10⁻¹² არასტაბილურობის შესახებ, რომელიც უახლოვდება 10⁻¹⁵-ს სრული დღის უწყვეტი, უყურადღებო მუშაობისას. ორივე მუშაობს ოთახის ტემპერატურაზე ან მის ახლოს, დღევანდელი წამყვანი ატომური საათებისთვის საჭირო ექსტრემალური გაგრილების ან ვაკუუმური სისტემების გარეშე.arxiv

რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი

ატომის ბირთვი დაახლოებით 10 000-ჯერ უფრო პატარაა, ვიდრე მის გარშემო არსებული ელექტრონული ღრუბელი, რაც მას ბევრად ნაკლებად მგრძნობიარეს ხდის ელექტრული ველების, ტემპერატურის რყევებისა და სხვა გარემო ხმაურის მიმართ. ეს მდგრადობა საბოლოოდ შეიძლება გამოიწვიოს შეუდარებელი სტაბილურობის საათები — საკმარისად კომპაქტური საველე განლაგებისთვის და საკმარისად ზუსტი იმის შესამოწმებლად, იცვლება თუ არა ფიზიკის ფუნდამენტური მუდმივები დროთა განმავლობაში.gizmodo

ვენის ჯგუფმა დაუყოვნებლივ გამოიყენა თავისი საათი ულტრაიისფერი ბნელი მატერიის საძიებლად და განაცხადა, რომ მოწყობილობა უკვე აღემატება ატომურ საათებს იმის შეზღუდვაში, თუ როგორ შეიძლება ბნელი მატერია დაუკავშირდეს ძლიერ ბირთვულ ძალას და კვარკებს. გაძლიერებული მგრძნობელობა გამომდინარეობს იქიდან, რომ თორიუმ-229-ის ბირთვული გადასვლა ათასობით ჯერ უფრო მგრძნობიარეა წვრილი სტრუქტურის მუდმივის ცვლილებების მიმართ, ვიდრე ჩვეულებრივ ატომურ საათებში გამოყენებული ელექტრონული გადასვლები.nih

ადრეული დღეები, სწრაფი პროგრესი

ორივე გუნდმა აღიარა, რომ ამჟამინდელი მოწყობილობები ჯერ კიდევ არ შეესაბამება მსოფლიოს საუკეთესო ოპტიკური ატომური საათების სიზუსტეს, რომლებიც აღწევენ 10⁻¹⁸-ზე დაბალ წილად გაურკვევლობას. მაგრამ გაუმჯობესების ტემპი სწრაფია. ჯერ კიდევ მარტში, ჩინეთის, ევროპის, იაპონიისა და აშშ-ის ათეულობით ჯგუფი ეჯიბრებოდა საჭირო კომპონენტების აწყობაში. ვენის გუნდის 2024 წლის ნაშრომმა პირველად დაადგინა თორიუმის რეზონანსი; ახლა, სულ რაღაც ორი წლის შემდეგ, არსებობს მოქმედი საათი.nature

„ყველაზე მეტად ის დამაფიქრებელია, რომ სისტემა მუშაობდა უწყვეტად 24 საათის განმავლობაში მომხმარებლის ჩარევის გარეშე“, — თქვა გერმანიის მეტროლოგიის ეროვნული ინსტიტუტის (PTB) წარმომადგენელმა Ekkehard Peik-მა, რომელიც ევროპული ნაშრომის თანაავტორია.newscientist