ساعة الثوريوم النووية تدق بهدير خافت من الضوء ⚡ экспресс
في بلورات فلوريد الكالسيوم المطعمة بالثوريوم-229، أُثير الانتقال النووي لأول مرة باستخدام إشعاع ليزر مستمر بطول موجي 148 نانومتر وقدرة أقل من 1 نانوواط. تم كشف الرنين عن طريق الامتصاص، وليس التألق، مما يستبعد الاضمحلال النووي البطيء من عملية الكشف ويعطي ميزة لعمل الساعة بفضل سرعة قراءة الإشارة. يعتمد مصدر الأشعة فوق البنفسجية الفراغية على ثلاث مضاعفات تردد متتالية، بدءًا من ليزر ثنائي عند 1187 نانومتر، وهو مناسب تمامًا لتضييق الخط ومقارنات التردد مع الساعات الذرية البصرية. وباستخدام مطيافية الامتصاص، تم توصيف مركزين مختلفين للثوريوم في بلورة فلوريد الكالسيوم وقياس الانزياح الأيزومري بينهما. بالنسبة لأحد المركزين، اكتُشف تدرج مجال كهربائي ساكن صغير للغاية للبلورة — 0.1 فولت/أنجستروم²، على عكس القيم النموذجية التي تبلغ حوالي 100 فولت/أنجستروم²، مما يشير إلى تناظر عالٍ للبيئة المحيطة بنواة الثوريوم ويعد بخطوط رنين نووي شبه مستقلة عن دورية الشبكة البلورية.
شعاع ليزر خافت كهمسة ضوء أثار نواة الثوريوم-229 إلى حالة طاقة أعلى. معظم النوى تحتاج إلى دفعة قوية من الطاقة، لكن نواة الثوريوم-229 لديها فجوة طاقة صغيرة جداً لدرجة أن هذه اللمسة اللطيفة تؤدي الغرض. بدلاً من انتظار أن تبعث النواة الضوء، استخدم العلماء مطيافية الامتصاص—قياس جزء الهمسة الممتصة، مما يعطي إشارة سريعة وواضحة. وضعوا الثوريوم في بلورة فلوريد الكالسيوم، في بقعة هادئة لدرجة أن طنين البلورة كان غير مسموع تقريباً.
ساعة مبنية على هذا يمكن أن تكون مستقرة لدرجة أنها لن تخطئ بأكثر من ثانية واحدة على مدى عمر الكون. قد تكشف ما إذا كان النموذج القياسي، كتاب قواعد القوى الأساسية، ينحرف يوماً. وقوة الليزر؟ ومضة يراعة قصيرة تفوقها بكثير.
🎯 الثوريوم-229 هو النواة الوحيدة التي تستجيب لهمسة ضوء خافتة كهذه: طاقة إثارتها هي فقط 8 إلكترون فولت، مقارنة بالملايين التي تحتاجها النوى الأخرى. هذا هو الفرق بين تنهيدة ناعمة وهدير الرعد.