Первые действующие ядерные часы открыли новую эру в измерении времени
Две независимые исследовательские группы достигли давней цели физики: создали работающие ядерные часы. Устройства, разработанные Бэйчэнем Хуаном (Beichen Huang) и его коллегами из Университета Цинхуа (Tsinghua University), а также Лукой Тоскани Де Колом (Luca Toscani De Col) и его коллегами из Венского центра квантовой науки и технологий (Vienna Center for Quantum Science and Technology) в Австрии, используют для отсчета времени ядро атома тория-229. По точности эти часы превосходят лучшие из ныне существующих атомных часов. Атомные часы - самые точные из современных приборов для измерения времени. Они работают, регистрируя частоты, излучаемые при перескоках электронов между энергетическими уровнями атома. Поскольку эти частоты чрезвычайно стабильны и предсказуемы, можно определять прошедшее время, просто подсчитывая количество колебаний. Теоретически ядерные часы могли бы работать по такому же принципу, но полагаясь на переходы между энергетическими уровнями протонов и нейтронов внутри ядра. Поскольку ядро гораздо лучше изолировано от внешней среды, чем окружающие его электроны, оно менее подвержено влиянию посторонних электрических и магнитных полей. Реализация этой идеи на практике позволила бы создать часы, которые были бы еще более точными и надежными, чем их атомные аналоги. Из всех ядер в периодической таблице для этой цели подходит только одно — торий-229. Энергетический переход внутри этого ядра происходит с такой энергией, что его можно инициировать и измерить с помощью лазерного излучения.
Сложность создания работающих ядерных часов до сих пор во многом обусловлена тем, что для работы требуется лазерное излучение в вакуумном ультрафиолетовом диапазоне - области спектра, которую технически трудно генерировать и контролировать. В своих исследованиях обе группы - и Хуана и Тоскани Де Кола - решили эту проблему, внедрив ядра тория-229 в кристаллы фторида кальция и воздействуя на них точно настроенным лазером непрерывного действия с длиной волны около 148 нанометров. Подходы различались в деталях: китайская группа использовала более мощный лазер, тогда как европейская работала с кристаллом, содержащим более высокую концентрацию ядер тория. Результаты обеих групп опубликованы на сервере препринтов ArXiv.org. Если технологию удастся усовершенствовать и миниатюризировать, компактные ядерные часы со временем найдут применение в навигационных системах, гравитационных датчиках и экспериментах по проверке фундаментальных физических принципов, которые сегодня недоступны для существующих приборов. https://phys.org/news/2026-06-nuclear-clocks.html
Две независимые исследовательские группы достигли давней цели физики: создали работающие ядерные часы. Устройства, разработанные Бэйчэнем Хуаном (Beichen Huang) и его коллегами из Университета Цинхуа (Tsinghua University), а также Лукой Тоскани Де Колом (Luca Toscani De Col) и его коллегами из Венского центра квантовой науки и технологий (Vienna Center for Quantum Science and Technology) в Австрии, используют для отсчета времени ядро атома тория-229. По точности эти часы превосходят лучшие из ныне существующих атомных часов. Атомные часы - самые точные из современных приборов для измерения времени. Они работают, регистрируя частоты, излучаемые при перескоках электронов между энергетическими уровнями атома. Поскольку эти частоты чрезвычайно стабильны и предсказуемы, можно определять прошедшее время, просто подсчитывая количество колебаний. Теоретически ядерные часы могли бы работать по такому же принципу, но полагаясь на переходы между энергетическими уровнями протонов и нейтронов внутри ядра. Поскольку ядро гораздо лучше изолировано от внешней среды, чем окружающие его электроны, оно менее подвержено влиянию посторонних электрических и магнитных полей. Реализация этой идеи на практике позволила бы создать часы, которые были бы еще более точными и надежными, чем их атомные аналоги. Из всех ядер в периодической таблице для этой цели подходит только одно — торий-229. Энергетический переход внутри этого ядра происходит с такой энергией, что его можно инициировать и измерить с помощью лазерного излучения.
Сложность создания работающих ядерных часов до сих пор во многом обусловлена тем, что для работы требуется лазерное излучение в вакуумном ультрафиолетовом диапазоне - области спектра, которую технически трудно генерировать и контролировать. В своих исследованиях обе группы - и Хуана и Тоскани Де Кола - решили эту проблему, внедрив ядра тория-229 в кристаллы фторида кальция и воздействуя на них точно настроенным лазером непрерывного действия с длиной волны около 148 нанометров. Подходы различались в деталях: китайская группа использовала более мощный лазер, тогда как европейская работала с кристаллом, содержащим более высокую концентрацию ядер тория. Результаты обеих групп опубликованы на сервере препринтов ArXiv.org. Если технологию удастся усовершенствовать и миниатюризировать, компактные ядерные часы со временем найдут применение в навигационных системах, гравитационных датчиках и экспериментах по проверке фундаментальных физических принципов, которые сегодня недоступны для существующих приборов. https://phys.org/news/2026-06-nuclear-clocks.html