Vísindamenn í Vín og Peking kynna fyrstu kjarnorkuklukkurnar

Tvö rannsóknarteymi sem unnu óháð hvort öðru í Vín og Peking hafa smíðað fyrstu tvær virku kjarnorkuklukkurnar. Báðar nota samsætuna þórín-229 og birtu teymin niðurstöður sínar á miðvikudaginn, 7. október, í tímaritinu Nature. Hvorki klukkan hefur enn slegið bestu atómklukkur dagsins í dag. Vísindamenn segja þó að tækin gætu orðið nákvæmustu tímamælar sem smíðaðir hafa verið og opnað nýjar leiðir til að prófa lögmál eðlisfræðinnar.reuters+1

Hefðbundin atómklukka mælir tíma með því að fylgjast með rafeindum sem stökkva á milli orkustiga. Þessar nýju klukkur nota hins vegar leysigeisla til að færa róteindir og nifteindir á milli orkuástanda inni í þórín-229 kjarnanum, sem er geymdur í kalsíumflúoríðkristöllum. Nafnið hefur ekkert með kjarnorku að gera. Klukkurnar nota hvorki kjarnaklofnun né kjarnasamruna.reuters

Klukka Peking er stöðugri, sú í Vín vinnur sjálfstætt

Samkvæmt South China Morning Post benda fyrstu niðurstöður til þess að klukkan sem teymið við Tsinghua-háskólann smíðaði sé um það bil sex sinnum stöðugri en klukkan í Vín. Peking-teymið sýndi einnig fram á að tveir kristallar sem ræktaðir voru í sitthvoru lagi sýndu sama tíma, sem bendir til þess að hægt sé að endurtaka smíðina á áreiðanlegan hátt. Í forprentun teymisins kemur fram að tíðnin sem mældist með kristöllunum tveimur hafi verið samhljóða á $$10^{-13}$$ stigi.scmp+1

Klukkan í Vín, sem smíðuð var við TU Wien, heldur sér stöðugri: þórínkjarnarnir stjórna tíðni leysigeislans, svo hún þarf ekki að reiða sig á hefðbundna atómklukku. Hún gekk í meira en 24 klukkustundir án þess að nokkur þyrfti að grípa inn í og náði nákvæmni upp á um $$10^{-15}$$. Það jafngildir villu upp á um það bil eina sekúndu á 30 milljón árum.phys

"Teymin tvö unnu óháð hvort öðru og náðu að smíða virkar þórín-229 kjarnorkuklukkur á sama tíma, með mismunandi tilraunaaðferðum," sagði Shiqian Ding, eðlisfræðingur við Tsinghua, við Reuters. Hann sagði niðurstöðuna sýna að "hugmyndin er traust".reuters

Enn langt í land með metið

Bestu atómklukkur dagsins í dag myndu aðeins flýta sér eða tefja um eina sekúndu á milljörðum ára. Thorsten Schumm hjá TU Wien sagði að tæknin væri enn "langt frá markmiðum sínum". Hann benti á að klukkurnar tvær hefðu ólíka styrkleika: "klukkan í Vín er með örlítið betri þórínkristalla… á meðan Peking-teymið er með öflugri leysigeisla. Þannig að með því að setja þessa íhluti saman getum við nú þegar smíðað mun betri klukku".reuters

Kjarnar atóma eru þúsundum sinnum minni en heil atóm, svo þeir bregðast síður við utanaðkomandi truflunum, þar á meðal rafsviðum. Schumm sagði við ABC News í Ástralíu að teymi hans stefni að því að smíða "tæki á stærð við flís" í framtíðinni.english.elpais+2

Tæki fyrir eðlisfræði

Hugsanleg notkun felur í sér gervihnattaleiðsögn, samstillingu gagna og landmælingar. Victor Flambaum, eðlisfræðingur við háskólann í Nýja Suður-Wales sem tók ekki þátt í verkinu, sagði að klukkurnar gætu greint hvernig þyngdarafl hefur áhrif á tíma með nægilegri nákvæmni til að hjálpa við námuvinnslu. Vínarteymið notaði klukkuna sína til að leita að hulduefni. Það fann ekkert, en klukkan stóð sig jafn vel og bestu atómklukkur í þeirri tilraun.abc+1

"Þetta veitir aðgang að alveg nýjum eðlisfræðiheimi," sagði Schumm.reuters