רבים הם החוקרים העובדים כיום על פיתוח יישומים חדשים בהם הם יכולים להשתמש במתכת נדירה כמו טוריו. בדיוק בזכות הניסויים המתבצעים עם חומר זה, הצלחנו להבין שניתן להשתמש בו בכדי ליצור דור חדש של שעונים אטומיים. בין המוזרויות שהמעמד החדש הזה לחלוטין של שעוני אטום יראה, אנו מוצאים כי סוף סוף ניתן יהיה ליצור מנגנון שיבליט את היותו מדויק בהרבה מזה שהשתמשנו בו עד היום.
תגיד לך שהיום בני אדם משתמשים במערכת מאוד פשוטה כדי לגרום לדיוק גבוה לעבוד כמו שצריך. שעונים אלה, בתורם, משמשים למשימות שונות כגון, למשל לתאם את הלוויינים ולדעת את עמדתם העולמית של אותו הדבר. הרעיון לעשות זאת הוא לפגוע באלקטרון בכמות האנרגיה הרצויה על מנת לאלץ אותו לקפוץ ממסלולו ולחזור שוב.
ביצוע הקפיצה הקוונטית הקטנה הזו, בתורו, דורש זמן מדויק מאוד, שניתן לגלות ולהשתמש בהם כמעין מטוטלת קטנה מאוד. כזה הוא הדיוק של מערכות עכשוויות שלדעת החוקרים נראה שהם עלולים לאבד שנייה אחת מאתיים מיליון שנה בערך, פרט שבוודאי עוזר לנו להבין את הדיוק העצום שטכנולוגיה זו יכולה להציע לבני האדם.
המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה בארה"ב מאמין ששימוש בתוריום יכול לעזור לנו ליצור שעונים קוונטיים יקרים יותר
למרות שעון קוונטי יכול לאבד שנייה אחת בכל מאתיים שנה, האמת היא שהוא עדיין ישנם מרכזים המבקשים להפוך שעונים קוונטיים למערכת מדויקת עוד יותר. בין המרכזים המתמחים, היום אני רוצה לספר לכם על העבודה האחרונה שביצעה קבוצת חוקרים מהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה של ארצות הברית, ממנה פורסם מאמר שלם בו מודגם כיצד מערכות אלו ניתן לשפר על ידי קירור וצפיפות מוגברת של החלקיקים המעורבים בהם.
כדי לנסות להסביר זאת קצת יותר טוב, המחקר מספר לנו כיצד צפיפות החלקיקים שנארזים בגרעין, כמו זו של אטום תוריום, מקשים מאוד על שינוי כך, בתיאוריה, זה יכול לגרום לשעונים האטומיים המשתמשים בהם להמשיך לפעול עוד זמן רב.
עוד אחד מהמאפיינים הגדולים שהופכים את תוריום לאלמנט מעניין הוא שבניגוד לחומרים אחרים הזקוקים לכוח רב עוצמה כדי לרגש אותם, כגון צילומי רנטגן או קרני גמא, עם תוריום זה רק יש צורך להשתמש באור אולטרה סגול, משהו זה, ללא ספק, הופך אותו לאחד המועמדים הטובים ביותר שיש לנו ליצור שעון אטומי אופטי המבוסס על גרעין האטום.
כפי שהפיזיקאי העיר אקקהרד פייק:
הודות לטכנולוגיה חדשה זו, הצלחנו לפתח מערכת שבה התהודה של המעבר היא חדה ביותר וניתן לראות אותה רק אם תדירות אור הלייזר תואמת בדיוק את הפרש האנרגיה של שני המצבים.
תוריום יכול להיות מסייע ביצירת א שעון אטומי אופטי המבוסס על גרעין האטום
בעבודה עם חוקרים מאוניברסיטת לודוויג-מקסימיליאנס, הממוקמת בעיר הגרמנית מינכן, ניתח הצוות את הצורות הגרורות של איזומר תוריום -229, ותפס את המצב הנרגש כשהם מתפרקים לאטומי אורניום. על ידי מכה באטומים הלכודים בלייזר וחקר ספקטרום האור המופק על ידי החלפת האלקטרונים, הצוות יכול לשפוט את חלוקת העומסים על ליבה.
התוצאה הסופית היא תמונה טובה יותר של הגרעין שתעזור לצמצם את טווח התדרים הנדרש להעברת גרעין האטום ממצב קרקע לרגש, מה שגורם לזה לתקתק כמו שעון. למרבה הצער, לפחות כרגע, לא ברור עד כמה יהיה שעון גרעיני מבוסס תוריום, אך הוא בהחלט יפתח חלון בדרך חדשה לחלוטין למדוד שניות חולפות.