Hosszú évtizedek óta dolgoznak azon a tudósok, hogy létrehozzák az újfajta atomórát, a nukleáris órát. Valójában magyar fordításban ehhez az időmérő eszközhöz sokkal jobban passzolna az atomóra megnevezés, ám mivel az már foglalt, így mi is maradunk a brit terminusnál, a nukleáris óra kifejezésnél.
Most az eszközből rögtön kettő is készült – nem számítva azt a prototípust, amit amerikai kutatók tettek le az asztalra még 2024-ben: az egyiket a Bécsi Műszaki Egyetem kutatói fejlesztették ki, a másikat pedig a pekingi Csinghua Egyetemnek köszönheti a világ – írja a Nature.
Ezek a radikálisan új eszközök az atommag energiaállapotainak ingadozásait használják az idő mérésére, nem pedig az elektronokét, amelyeket az atomórák jelenleg a másodperc hosszának meghatározására használnak.
A lap szerint több mint 20 éven át tartott kidolgozni, hogy miként lehetne kinyerni a „ketyegést” az atommagból, és hogyan lehetne azt az idő mérésére használni.
https://hvg.hu/tudomany/20251018_atomora-pontossaga-kvantumzaj-fizika-lezer-foldrenges-sotet-anyag
Minden órának stabil rezgésre van szüksége – például egy ingára – az idő méréséhez. A legjobb atomórákban ez a látható fény hullámhosszának rezgése, amelyet az elektronok elnyelnek az energiaszintek közötti ugrások során. A fizikusok ez alapján határozzák meg a lézerfény azon specifikus frekvenciáját, amely az elektronállapot-változás kiváltásához szükséges, majd ezt a frekvenciát használják az idő méréséhez.
A nukleáris óra ezzel szemben úgy méri az időt, hogy a tórium-229 izotóp atommagjában lévő protonokat és neutronokat magasabb energiaállapotba hozza. Bár a legtöbb elemnek hatalmas energiára van szüksége az atommagok átszervezéséhez, a tórium stabil energiaszintje olyan közel vannak egymáshoz, hogy már egy UV-lézerfény is kiválthatja az eltolódást.
A kutatók régóta sejtették, hogy a tóriumnak ilyen tulajdonsága lehet, ám a gyakorlatban nem tudták megvalósítani az energiaszint eltolását. Erre végül akkor került sor, amikor sikerült kalcium-fluorid-kristályokba ágyazni az atommagokat, majd folyamatosan lézerfényt bocsátani rájuk.
Bár az osztrák és a kínai mérnökök órájának felépítése némileg eltért, mindkettő megbízhatóan működött. Az eszközök annyira pontosak, hogy 3 millió év alatt késnek 1 másodpercet. Ugyanakkor ez még elmarad a legjobb atomóra teljesítményétől, amelynek 30 milliárd év kell az 1 másodperces késéshez.
https://hvg.hu/tudomany/20230720_csac_miniatur_atomora_navigacio_gps_ido_merese
A szakemberek szerint a nukleáris óra működését kevésbé zavarja meg a környezete, és extrém hűtés nélkül is működik, így adott a lehetőség a kompaktabb nukleáris órák készítésére.
A kutatók úgy látják, a nukleáris óra az alapvető fizika vizsgálatára is jól használható lehet. Az elméleti fizikusok szerint a sötét anyag egyes formái megváltoztatják az atommagot kötő alapvető erők erősségét, ami mérhető változást okoz az átmeneti frekvenciában. Egy működő nukleáris óra egy folyamatosan működő érzékelőt hoz létre, amely tisztább és gyorsabb vizsgálatokat tesz lehetővé, mint ami korábban lehetséges volt.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.
