Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) нашли способ значительно удешевить и упростить создание ядерных часов нового поколения. Как сообщает SciTechDaily, исследователи применили старинную технику, используемую ювелирами, чтобы заставить атомы тория взаимодействовать со светом. Это открытие может привести к появлению сверхточных устройств для измерения времени, которые поместятся даже в наручных часах или смартфоне.
В прошлом году эта же команда физиков совершила прорыв, заставив ядра радиоактивного тория поглощать и излучать фотоны, подобно электронам. Однако для тех экспериментов требовались специальные прозрачные кристаллы, выращивание которых занимало годы и требовало большого количества редкого изотопа тория-229. Во всем мире существует лишь около 40 граммов этого материала, получаемого как побочный продукт распада оружейного урана, что делало технологию чрезвычайно дорогой и труднодоступной.
Новый метод решает проблему дефицита материалов. Ученые использовали гальванику — процесс, изобретенный еще в начале XIX века и широко применяемый для нанесения позолоты или серебрения на украшения. С помощью электрического тока они нанесли микроскопический слой тория на обычную нержавеющую сталь. Этот подход позволил использовать в тысячу раз меньше редкого изотопа, чем требовалось для кристаллов, при этом получив аналогичные результаты.
Главным открытием стало то, что материал-носитель вовсе не обязан быть прозрачным, как считалось ранее. Исследователи выяснили, что лазерный свет способен возбуждать ядра тория на поверхности непрозрачного металла. Вместо испускания света, как это происходило в кристаллах, возбужденные атомы выделяют электроны. Их можно легко зафиксировать как электрический сигнал, что значительно упрощает конструкцию детектора.
Эта технология открывает путь к созданию компактных и надежных ядерных часов, которые превзойдут современные атомные аналоги по точности и устойчивости к внешним воздействиям. Такие устройства критически важны для навигации в условиях, где не работает GPS: например, под водой для субмарин или в глубоком космосе. Кроме того, сверхточные часы могут улучшить синхронизацию энергосетей и систем связи, а также помочь физикам в проверке фундаментальных законов природы, таких как теория относительности Эйнштейна.
