Αυστρία: Επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν το πρώτο πυρηνικό ρολόι

Επιμέλεια: Newsroom
Αυστρία: Επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν το πρώτο πυρηνικό ρολόι
Η ανάπτυξη αυτού του υποτυπώδους πυρηνικού ρολογιού θέτει τα θεμέλια για τη μελλοντική υλοποίηση ενός πλήρως λειτουργικού πυρηνικού ρολογιού, το οποίο υπόσχεται να φέρει επανάσταση στην κατανόηση και τη μέτρηση του χρόνου.

Οι επιστήμονες πραγματοποίησαν μια πρωτοποριακή πρόοδο, δημιουργώντας το πρώτο πρωτότυπο πυρηνικό ρολόι στον κόσμο, σηματοδοτώντας ένα σημαντικό άλμα προς τα εμπρός στον τομέα της εξαιρετικά ακριβούς χρονομέτρησης. Το επίτευγμα αυτό, το οποίο προετοιμαζόταν εδώ και δεκαετίες, περιλαμβάνει τη μέτρηση του χάσματος μεταξύ των κβαντικών ενεργειακών καταστάσεων ενός πυρήνα θορίου, κάτι που δεν έχει επιτευχθεί ποτέ στο παρελθόν.

Συνδυάζοντας ένα ατομικό ρολόι στροντίου με έναν κρύσταλλο που περιέχει πυρήνες θορίου, μια ομάδα φυσικών κατέδειξε την βασική τεχνολογία που απαιτείται για τη δημιουργία ενός πυρηνικού ρολογιού. «Με αυτό το πρώτο πρωτότυπο, έχουμε αποδείξει: Το θόριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως χρονομετρητής για μετρήσεις εξαιρετικά υψηλής ακρίβειας», εξήγησε ο φυσικός Thorsten Strumm του Πολυτεχνείου της Βιέννης. «Το μόνο που απομένει να κάνουμε είναι εργασίες τεχνικής ανάπτυξης, χωρίς να αναμένονται άλλα σημαντικά εμπόδια».

roloi

Ενώ τα ατομικά ρολόγια, τα οποία είναι σήμερα οι πιο ακριβείς συσκευές χρονομέτρησης, βασίζονται στο ακριβές «τικ» των ατόμων καθώς αυτά μεταβαίνουν μεταξύ ενεργειακών καταστάσεων όταν διεγείρονται από ένα λέιζερ, τα πυρηνικά ρολόγια λειτουργούν σε πολύ υψηλότερο επίπεδο ακρίβειας. Το «χτύπημα» ενός πυρηνικού ρολογιού βασίζεται στη μετάβαση των ενεργειακών καταστάσεων μέσα στον πυρήνα ενός ατόμου και όχι στα ηλεκτρόνια που τον περιβάλλουν. Αυτό είναι πιο δύσκολο, επειδή απαιτείται σημαντικά περισσότερη ενέργεια για τη μεταβολή της ενεργειακής κατάστασης ενός πυρήνα σε σύγκριση με τη μεταβολή της ενεργειακής κατάστασης των ηλεκτρονίων.

Ωστόσο, ένα πυρηνικό ρολόι θα προσφέρει απαράμιλλη σταθερότητα και ακρίβεια σε σύγκριση με τα ατομικά ρολόγια. Η ακρίβεια αυτή θα επέτρεπε ακριβέστερες μετρήσεις φυσικών φαινομένων, γεγονός που έχει ευρείες επιπτώσεις σε τομείς όπως η πλοήγηση, η βασική έρευνα της φυσικής και η αναζήτηση της σκοτεινής ύλης.

Νωρίτερα φέτος, οι επιστήμονες ανακοίνωσαν την επιτυχή μέτρηση του ενεργειακού άλματος -της διαφοράς μεταξύ των ενεργειακών καταστάσεων- ενός πυρήνα θορίου. Η μέτρηση αυτή παρείχε στον Strumm και στους συναδέλφους του την ακριβή ενέργεια που απαιτείται για να προκληθεί η αλλαγή των ενεργειακών καταστάσεων, αποτελώντας τη βάση του μηχανισμού «τικ» ενός πυρηνικού ρολογιού. Το επόμενο λογικό βήμα ήταν να αποδειχθεί ότι αυτό το «τικ» μπορούσε να μετατραπεί σε μια λειτουργική συσκευή χρονομέτρησης, κάτι που ο Strumm και η ομάδα του έχουν πλέον επιτύχει.