Исследователи из Вены создали прототип ядерных часов, способный самостоятельно поддерживать стабильность лазерного сигнала. В качестве эталона устройство использует ядра тория, а его точность соответствует погрешности примерно в одну секунду за 30 млн лет. На протяжении более 24 часов система работала без вмешательства извне.
За сутки специалисты оценили точность прибора примерно на уровне 10⁻¹⁵. Это пока уступает лучшим оптическим атомным часам, однако для первого прототипа результат оказался значительным. «This is not yet at the level of the world’s best optical atomic clocks, but for a first prototype it is a fantastic result», — заявил профессор Торстен Шумм из Института атомной и субатомной физики Венского технического университета.
Основой устройства стал кристалл с атомами тория, на который направляют лазерный луч. Частота лазера может немного меняться из-за внешних факторов, включая колебания температуры, поэтому для точного отсчёта времени её необходимо стабилизировать. Ядра тория поглощают свет на нужной частоте, а даже небольшое отклонение вызывает заметное уменьшение поглощения, по которому система автоматически корректирует лазер.
В обычных атомных часах эталоном служат энергетические состояния электронов. У тория-229 два энергетических состояния ядра расположены необычно близко друг к другу, поэтому переход между ними можно вызвать лазерным светом. У большинства других ядер разница энергий значительно больше, и лазер не способен напрямую управлять такими переходами.
К созданию ядерных часов учёные шли несколько десятилетий. В апреле 2024 года команда Шумма и группа профессора Эккехарда Пайка из PTB в Брауншвейге впервые продемонстрировали лазерное возбуждение ядер тория, а осенью того же года подключили установку к обычным оптическим атомным часам. Новый вариант впервые объединил ториевый эталон с контуром обратной связи, благодаря чему устройство может стабилизировать себя без обязательной опоры на атомные часы.
Ядра более чем в 10 тыс. раз меньше атомов и слабее реагируют на внешние воздействия, что в перспективе может повысить точность измерений различных физических величин. Для дальнейшего улучшения характеристик прототипа исследователи планируют использовать более мощные лазеры и усовершенствовать ториевые кристаллы. Результаты работы опубликованы 7 октября 2026 года в журнале Nature в статье «A thorium-229 optical nuclear clock with feedback loop»; DOI: 10.1038/s41586-026-11084-4.