Обнаружен способ создать ядерные часы

Новые исследования в области лазерного возбуждения ядер атомов привели к интересному открытию ученых Китайской академии инженерной физики в Пекине.

Они выяснили, что лазерное излучение может эффективно возбуждать ядра водородоподобного изотопа тория-229, у которого почти все электроны удалены. Это открытие имеет потенциал для создания более точных ядерных часов, что было опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Ядра атомов, в отличие от их электронных оболочек, требуют значительно большей энергии для возбуждения. В эксперименте ученые использовали высокоионный торий-229, у которого остался только один электрон, что делает его ядро гораздо более доступным для взаимодействия с лазерным излучением. Это открытие может стать основой для разработки ядерных часов, которые теоретически могут быть точнее атомных.

Исследования в области лазерной физики и атомной спектроскопии играют важную роль в современной науке. Понимание процессов возбуждения ядер атомов открывает новые перспективы для разработки технологий и устройств, основанных на использовании ядерной энергии. Возможность создания более точных ядерных часов может привести к революционным изменениям в области временных измерений и навигации.

Исследовательская команда провела серию экспериментов, применяя высокоинтенсивные лазеры с интенсивностью порядка 10 в 21-й степени ватт на квадратный сантиметр. Эта инновационная методика позволила достичь уникального результата: около 10 процентов ядер тория-229 были возбуждены за счет одного лазерного импульса. Этот подход открыл новые возможности для исследования ядерных процессов.

Кроме того, при переходе в состояние с более низкой энергией возбужденные ядра тория начинают излучать свет с несколькими гармоническими частотами. Этот процесс может привести к созданию когерентного излучения, аналогичного лазерному, что является важным шагом в развитии новых технологий в области оптики и ядерной физики.

Таким образом, возможность возбуждать изомерное, метастабильное состояние ядра тория открывает новые перспективы для изучения ядерных реакций и создания более эффективных методов генерации когерентного излучения. Это открытие может иметь значительное значение не только для фундаментальной науки, но и для практических приложений в различных областях, от медицины до космической технологии.

Эффективное возбуждение ядра тория-229 и снижение времени перехода на несколько порядков обусловлено взаимодействием магнитного поля оставшегося электрона с ядром. Магнитный дипольный момент электрона, значительно превосходящий дипольные моменты ядерных состояний, играет ключевую роль в этом процессе. Это излучение, продолжающееся всего 0,01 секунды, в случае изолированного ядра тория-229 могло бы занять около тысячи секунд.

Такое существенное уменьшение времени жизни верхних состояний открывает новые перспективы для использования материала в создании ядерных часов. Механизм взаимодействия магнитного поля электрона с ядром тория обеспечивает не только ускоренный переход ядерных уровней, но и значительное расщепление их энергетических уровней. Это способствует более эффективному возбуждению ядра и значительному сокращению времени перехода.

Эксперты отмечают, что их исследование раскрывает новые перспективы в изучении взаимодействия света с ядерными частицами. Эти открытия могут послужить основой для разработки более точных приборов, включая ядерные часы, что открывает новые возможности для научных исследований и технологических применений. Новые горизонты, открываемые этими результатами, могут привести к революционным изменениям в сфере физики и инженерии. Важно отметить, что эти открытия могут стать отправной точкой для разработки новых методов и технологий, которые изменят наше представление о взаимодействии света и атомов.

Источник и фото - lenta.ru