كثير من الباحثين الذين يعملون اليوم على تطوير تطبيقات جديدة حيث يمكنهم استخدام معدن نادر مثل توريو. بفضل التجارب التي يتم إجراؤها على هذه المواد تحديدًا ، تمكنا من فهم أنه يمكن استخدامها لإنشاء جيل جديد من الساعات الذرية. من بين الخصائص المميزة التي ستظهرها هذه الفئة الجديدة تمامًا من الساعات الذرية ، نجد أنه يمكن أخيرًا إنشاء آلية تتميز بأنها أكثر دقة بكثير من تلك التي استخدمناها حتى الآن.
أخبرك أن البشر اليوم يستخدمون نظامًا بسيطًا للغاية لجعل الأنظمة عالية الدقة تعمل كما ينبغي. تستخدم هذه الساعات بدورها في مهام مختلفة مثل ، على سبيل المثال ، تنسيق الأقمار الصناعية ومعرفة موقعها العالمي من نفسه. فكرة القيام بذلك هي ضرب إلكترون بالكمية المطلوبة من الطاقة لإجباره على القفز من مداره والعودة مرة أخرى.
جعل هذه القفزة الكمية الصغيرة ، بدوره ، يتطلب مقدارًا محددًا من الوقت، والذي يمكن اكتشافه واستخدامه كنوع من البندول الصغير جدًا. هذه هي دقة الأنظمة الحالية التي يبدو أنها يمكن أن تفقد ، وفقًا للباحثين ثانية واحدة كل مائتي مليون سنة أو نحو ذلك، وهي تفاصيل تساعدنا بالتأكيد على فهم الدقة الهائلة التي يمكن أن تقدمها هذه التكنولوجيا للإنسان.
يعتقد المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا أن استخدام الثوريوم يمكن أن يساعدنا في إنشاء المزيد من الساعات الكمومية الثمينة
على الرغم من أن الساعة الكمومية يمكن أن تفقد ثانية واحدة فقط كل مائتي عام ، إلا أن الحقيقة هي أنها لا تزال كذلك هناك مراكز تسعى إلى جعل الساعات الكمومية نظامًا أكثر دقة. من بين المراكز المتخصصة ، أود اليوم أن أخبركم عن آخر عمل قام به مجموعة من الباحثين من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا بالولايات المتحدة ، والذي تم نشر ورقة كاملة منه حيث تم توضيح كيفية عمل هذه الأنظمة يمكن تحسينها عن طريق التبريد وزيادة كثافة الجزيئات المتورطة فيها.
لمحاولة شرح ذلك بشكل أفضل قليلاً ، تخبرنا الدراسة عن كيفية تكدس كثافة الجزيئات في نواة ، مثل كثافة الجسيمات ذرة الثوريوم، يجعل من الصعب تغيير ذلك ، من الناحية النظرية ، يمكن أن تجعل الساعات الذرية التي تستخدمها تستمر في العمل لفترة أطول.
من الخصائص الرائعة الأخرى التي تجعل الثوريوم عنصرًا مثيرًا للاهتمام هو أنه ، على عكس المواد الأخرى ، التي تحتاج إلى قوة قوية لإثارة هذه العناصر ، مثل الأشعة السينية أو أشعة جاما ، مع الثوريوم فقط من الضروري استخدام الضوء فوق البنفسجي ، شيء ما هذا ، بلا شك ، يجعله أحد أفضل المرشحين الذين لدينا إنشاء ساعة ذرية ضوئية تعتمد على نواة الذرة.
كما علق الفيزيائي إيكيهارد بيك:
بفضل هذه التكنولوجيا الجديدة ، تمكنا من تطوير نظام يكون فيه صدى الانتقال حادًا للغاية ولا يمكن ملاحظته إلا إذا كان تردد ضوء الليزر يطابق تمامًا فرق الطاقة في كلتا الحالتين.
يمكن أن يكون الثوريوم مفيدًا في إنشاء ساعة ذرية ضوئية تعتمد على نواة الذرة
من خلال العمل مع باحثين من جامعة Ludwig-Maximilians-Universität ، الواقعة في مدينة ميونيخ الألمانية ، قام الفريق بتحليل الأشكال غير المستقرة من أيزومر Thorium-229 ، والتقاط الحالة المثارة أثناء تحللها إلى ذرات يورانيوم. بضرب الذرات المحاصرة بالليزر ودراسة طيف الضوء الناتج عن إزاحة الإلكترونات ، يمكن للفريق الحكم على توزيع الحمولة عبر جوهرها.
النتيجة النهائية هي صورة أفضل للنواة من شأنها أن تساعد في تضييق نطاق الترددات المطلوبة لنقل النواة الذرية من حالة أرضية إلى حالة مثارة، مما يجعلها تدق كالساعة. للأسف ، في الوقت الحالي على الأقل ، من غير الواضح مدى دقة الساعة النووية القائمة على الثوريوم ، لكنها بالتأكيد ستفتح نافذة على طريقة جديدة تمامًا لقياس مرور الثواني.