Команда во главе с Университетом Цинхуа создала ядерные оптические часы, результаты опубликованы в Nature
Коротко
Университет Цинхуа и ряд отечественных исследовательских групп заявили, что создали первые в мире «ядерные оптические часы», переведя квантовые прецизионные измерения с электронных переходов на переходы в атомном ядре, сообщают China News Service и CLS. Команда использовала непрерывный вакуумный ультрафиолетовый лазер с длиной волны 148 нанометров для возбуждения ядерного перехода тория-229; результат опубликован в Nature 7 октября. Часы совершают около 2000 триллионов «тиков» в секунду, и, как ожидается, они будут применяться в навигации и исследованиях дальнего космоса.
Читать полностью 2 мин чтения
Университет Цинхуа и ряд отечественных исследовательских групп заявили, что создали первые в мире «ядерные оптические часы», продвинув квантовые прецизионные измерения от электронных переходов к переходам в атомном ядре, сообщают China News Service и CLS. Xinhua также сообщило о разработке под заголовком «На пути к более точному измерению времени: китайские учёные успешно создали ядерные оптические часы». Результаты исследования опубликованы в международном журнале Nature 7 октября, говорится в сообщениях. [ 1 , 2 , 3 ]
Команда Университета Цинхуа работала над проектом почти пять лет и самостоятельно разработала технологию непрерывного вакуумного ультрафиолетового лазера с длиной волны 148 нанометров, сообщает China News Service. С помощью этого источника света команда точно возбудила ядерный переход радиоактивного изотопа тория-229 и стабилизировала частоту лазера на этом ядерном переходе, создав таким образом часы. [ 3 ]
Принцип работы объяснил Дин Шицянь, доцент физического факультета Университета Цинхуа и внештатный исследователь Пекинской академии квантовых информационных наук. По его словам, старинный маятник качается примерно раз в секунду, и, считая колебания, можно отмерять время. Ядерные оптические часы используют в качестве «маятника» ритм атомного ядра — около 2000 триллионов колебаний в секунду, что позволяет делить время на очень малые отрезки, сказал он. [ 3 ]
По данным China News Service, ядерные оптические часы рассматриваются как эталон времени и частоты нового поколения после атомных микроволновых и атомных оптических часов. В настоящее время самые точные атомные оптические часы фиксируют ритм электронных переходов внутри атомов, однако для достижения сверхвысокой точности требуется тонкий контроль электрических и магнитных полей, температуры и возмущений лазерной системы. В результате атомные оптические часы с наивысшими характеристиками по-прежнему работают в основном в лабораториях, а их миниатюризация и инженерная реализация остаются сложной задачей, говорится в сообщении. Ядерные часы, напротив, переносят опорный сигнал отсчёта времени с электронных переходов на ядерный переход внутри тория-229. [ 3 ]
Дин сообщил, что атомное ядро по размеру составляет лишь около одной десятитысячной части окружающего его электронного облака, что делает ритм ядра более стабильным, а созданные на его основе часы — потенциально более точными. Он добавил, что часы можно миниатюризировать, что позволит использовать высокоточный прибор для измерения времени на практике, а не только как лабораторный инструмент. [ 3 ]
Ожидается, что ядерные оптические часы будут применяться в навигации и исследованиях дальнего космоса, обеспечивая более точное определение местоположения и измерение расстояний для спутников и космических аппаратов и отвечая важнейшим государственным потребностям, сообщают CLS и China News Service. [ 2 , 3 ]
Почему это важно
Согласно документам, ядерные оптические часы могут стать новым поколением высокоточных эталонов времени и частоты, обеспечивая более точное определение местоположения и измерение расстояний для спутников и космических аппаратов, а также фундаментальные физические исследования. Кроме того, их можно будет миниатюризировать, что потенциально позволит вывести высокоточное измерение времени из лабораторий в практическое применение.
Ключевые факты
- Университет Цинхуа и ряд отечественных исследовательских групп создали «ядерные оптические часы», осуществив переход квантовых прецизионных измерений от электронных переходов к переходам в атомном ядре. [ 1 , 2 , 3 ]
- Результаты исследования опубликованы в международном журнале Nature 7 октября. [ 2 , 3 ]
- Команда потратила почти пять лет и разработала непрерывный вакуумный ультрафиолетовый лазер с длиной волны 148 нанометров для возбуждения ядерного перехода радиоактивного изотопа тория-229. [ 3 ]
- Исследователь Дин Шицянь сообщил, что часы используют ритм атомного ядра в качестве «маятника» — около 2000 триллионов колебаний в секунду. [ 3 ]
- Ядерные оптические часы рассматриваются как эталон времени и частоты нового поколения после атомных микроволновых и атомных оптических часов. [ 3 ]
- Ожидается, что они будут применяться в навигации и исследованиях дальнего космоса для более точного определения местоположения и измерения расстояний спутников и космических аппаратов. [ 2 , 3 ]
Подтверждено несколькими источниками
- Университет Цинхуа совместно с рядом отечественных исследовательских групп создал «ядерные оптические часы». [ 1 , 2 , 3 ]
- Разработка обеспечивает переход квантовых прецизионных измерений от электронных переходов к переходам в атомном ядре. [ 2 , 3 ]
- Результаты исследования опубликованы в международном журнале Nature 7 октября. [ 2 , 3 ]
- Ожидается, что ядерные оптические часы будут использоваться в навигации и исследованиях дальнего космоса для более точного определения местоположения и измерения расстояний спутников и космических аппаратов. [ 2 , 3 ]
Пока неясно
- Точная погрешность, стабильность или измеренные характеристики ядерных оптических часов в сравнении с существующими атомными часами не указаны. В документах говорится, что часы, как ожидается, будут точнее, однако количественные показатели не приводятся.
- Являются ли «ядерные оптические часы» первыми в мире: в документах говорится «впервые в мире», но это утверждение китайской исследовательской группы и СМИ. Независимое международное подтверждение или сравнение в документах не приводится.
- Точная дата публикации в Nature помимо «сегодня» (7 октября) не уточняется, название статьи и DOI не приводятся. В документах лишь говорится, что исследование опубликовано в Nature сегодня.
- Дата начала или подробная хронология почти пятилетнего исследовательского проекта не приводятся. Упоминается только продолжительность — почти пять лет.
Что пишут местные СМИ
Хронология, местное время
- Xinhua публикует материал под заголовком «На пути к более точному измерению времени: китайские учёные успешно создали ядерные оптические часы». [ 1 ]
- CLS сообщает о прорыве, ссылаясь на публикацию в Nature и возможные области применения. [ 2 ]
- China News Service публикует подробную статью с техническими деталями и пояснениями исследователя Дин Шицяня. [ 3 ]