Багато дослідників сьогодні працюють над розробкою нових застосувань, де вони можуть використовувати такий рідкісний метал торій. Завдяки саме експериментам, які проводяться з цим матеріалом, нам вдалося зрозуміти, що його можна використовувати для створення нове покоління атомних годинників. Серед особливостей, які мав би показати цей абсолютно новий клас атомних годинників, ми виявляємо, що нарешті можна було створити механізм, який би виділявся набагато точніше, ніж той, який ми використовували на сьогоднішній день.
Скажу вам, що сьогодні люди використовують дуже просту систему, щоб змусити високоточні системи працювати як слід. Ці годинники, в свою чергу, використовуються для різних завдань, таких як, наприклад, координувати супутники і знати їх глобальне положення. Ідея цього полягає в тому, щоб вразити електрон необхідною кількістю енергії, щоб змусити його стрибнути з орбіти і повернутися знову.
Зробивши цей невеликий квантовий стрибок, у свою чергу, вимагає дуже точної кількості часу, який можна виявити і використовувати як свого роду дуже малий маятник. Така точність сучасних систем, яку, на думку дослідників, здається, вони можуть втратити одну секунду кожні двісті мільйонів років або близько того, деталь, яка, безсумнівно, допомагає нам зрозуміти надзвичайну точність, яку ця технологія може запропонувати людині.
Національний інститут стандартів і технологій США вважає, що використання торію може допомогти нам створити більш дорогоцінні квантові годинники
Хоча квантовий годинник може втрачати лише одну секунду кожні двісті років, правда полягає в тому, що він все ще є центри, які прагнуть зробити квантові годинники ще більш точною системою. Сьогодні серед спеціалізованих центрів я хочу розповісти вам про останні роботи, проведені групою дослідників з Національного інституту стандартів і технологій США, з якого опубліковано повний документ, який показує, як ці системи можна вдосконалити за рахунок охолодження та збільшення щільності частинок, що в них беруть участь.
Щоб спробувати пояснити це трохи краще, дослідження розповідає нам про те, як щільність частинок, упакованих в ядро, така як щільність атом торію, зробити його дуже важким для зміни, тому, теоретично, це може змусити атомні годинники, які їх використовують, продовжувати працювати довше.
Ще одна з чудових характеристик, яка робить торій цікавим елементом, полягає в тому, що на відміну від інших матеріалів, яким потрібна потужна сила для їх збудження, таких як рентгенівські або гамма-промені, з торієм потрібно лише використовувати ультрафіолетове світло, щось що, без сумніву, робить його одним із найкращих кандидатів, на якого ми маємо створити оптичний атомний годинник на основі ядра атома.
Як прокоментував фізик Еккехард Пейк:
Завдяки цій новій технології нам вдалося розробити систему, де резонанс переходу є надзвичайно різким, і його можна спостерігати лише в тому випадку, якщо частота лазерного світла точно відповідає різниці енергій обох станів.
Торій може допомогти у створенні оптичні атомні годинники на основі ядра атома
Співпрацюючи з дослідниками університету Людвіга-Максиміліана, що знаходиться в німецькому місті Мюнхені, команда аналізувала метастабільні форми ізомеру Торій-229, фіксуючи збуджений стан при їх розкладанні на атоми урану. Діючи лазером на захоплені атоми і вивчаючи спектр світла, що утворюється при зсуві електронів, команда могла б судити про розподіл навантаження по своєму ядру.
Кінцевий результат є краще зображення ядра, яке допоможе звузити діапазон частот, необхідних для переміщення атомного ядра з основного стану в збуджене, роблячи це галочкою, як годинник. На жаль, принаймні на даний момент незрозуміло, наскільки точними будуть ядерні годинники на основі торію, але це, безсумнівно, відкриє вікно для абсолютно нового способу вимірювання секунд, що минають.