Группа физиков впервые продемонстрировала работоспособные ядерные часы, основанные на переходах внутри атомного ядра, а не на переходах электронов, как в современных атомных часах.
Ключевым элементом устройства стал изотоп тория-229. Его особенность заключается в наличии низкоэнергетического ядерного перехода между основным и возбуждённым состояниями, что позволяет возбуждать его с помощью ультрафиолетового лазера. В прототипе лазер настраивается на частоту этого перехода, а поглощение и последующее переизлучение фотонов формируют стабильные колебания, которые выполняют роль «тиков» часов.
В новом эксперименте ядра тория-229 встроили в кристалл фторида кальция. Этот материал прозрачен для ультрафиолетового излучения нужной длины волны и фиксирует атомы в кристаллической решётке, снижая влияние тепловых колебаний. Сигнал часов формируется коллективными колебаниями большого числа ядер одновременно, что повышает точность измерений.
Авторы работы отмечают, что пока прототип уступает лучшим оптическим атомным часам по точности. При этом сам факт создания работоспособной архитектуры они называют важным шагом. По оценке исследователей, в перспективе ядерные часы могут превзойти атомные по стабильности, поскольку атомное ядро значительно слабее подвержено влиянию внешних электромагнитных полей и других факторов среды.