研究者が世界初の核時計を作成しました。

原子時計は私たちが所有する最も正確な計時装置であり、数十億年でわずか数秒の誤差しかありません。しかし、核時計が GPS やインターネットなどを高速化することで、その栄光を奪う可能性があるため、明らかにそれは十分な精度ではありません。さて、 科学者 構築されテストされた 最初の試作核時計！

原子時計は、特定の個人の非常に規則的な振動を測定することによって時間を刻みます。たとえば、セシウム 133 は 1 秒あたり正確に 9,192,631,770 回振動し、原子時計はこれを測定して 1 秒の長さを正式に定義します。世界時間は原子時計のネットワークを通じて同期され、高速インターネット、GPS、宇宙打ち上げ、および信じられないほど正確な計時を必要とするその他のテクノロジーが可能になります。

そして現在、科学者たちはさらに正確な新しいタイプの時計の開発に取り組んでいます。核時計も同様の原理で動作しますが、原子全体の振動を測定するのではなく、原子核のみに焦点を当てる点が異なります。大した違いのように聞こえるかもしれませんが、原子は原子核の 10 万倍も大きく、サッカー場の真ん中にあるブラックベリーに匹敵します。

コアは 1 秒あたりの「ティック」数がはるかに多く、より正確なタイミングを得るために 1 秒をさらに小さなチャンクに分割します。おまけに、測定を混乱させる可能性のある電磁気などの外乱に対してもより安定しています。

どちらの場合も、「カチカチ」は、特定の周波数のレーザーが当たったときに粒子が 2 つの量子状態の間で切り替わることによって発生します。問題は、トリウム 229 を除いて、核時計には通常、原子時計よりもはるかに強力なレーザーが必要であることです。この原子の原子核には、エネルギー レベルが非常に近い 2 つの量子状態があるため、それらの間をジャンプするにはより小さなバンプが必要です。

昨年4月、研究者らは、 ウィーン工科大学 そして JILA/NIST 彼らは最終的にこのエネルギー差の正確な値を計算することに成功し、初めてトリウム原子核を相互に積極的に交換しました。これを行うには、原子時計に使用される通常の赤外線ではなく、紫外線レーザーが必要でした。

現在、チームはその感覚に基づいて、核時計の作成に必要なすべてのコンポーネントを実証しています。一連の赤外線レーザー パルスがキセノン ガスに発射され、予測可能なパターンで紫外線が生成されます。この紫外線は、小さな結晶内に浮遊しているトリウム原子核に照射され、内部の陽子と中性子を励起します。 「光周波数機械」は紫外線の周期を数え、高精度な時間を計測します。

研究者らはまた、核時計の紫外線周波数と、世界で最も正確な原子時計で使用される光周波数とを比較した。現段階では、核時計はいつか置き換えられるかもしれない原子時計よりも速いわけではないが、研究チームによれば、これは 概念実証研究の詳細。

«この最初のプロトタイプで、私たちはトリウムを非常に高精度の測定のためのタイマーとして使用できることを実証しました。」と、Oは言います トルステン・シュム、研究の著者。 」今後は技術開発作業のみが残されており、他に重大な障害は発生しないと予想される»。

研究者らは、核時計は 2 ～ 3 年以内に原子時計の精度を超えると予想され、持ち運びやすく安定性も向上するはずだと予測しています。彼らがその役割を果たせば、より高速で信頼性の高い通信、インターネット、GPS、その他のテクノロジーが実現できるでしょう。これらは、科学者が物理学の基礎を探求し、暗黒物質の探索などに役立つ可能性さえあります。

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