ساعة نووية من الثوريوم: ضبط الوقت بهمسة من الضوء سريع

الأصل: "Continuous-wave laser absorption spectroscopy of the Thorium-229 nucleus"
arXiv:2604.16640 · 2026-04-17 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
أثار العلماء نواة الثوريوم باستخدام ليزر مستمر فائق الضعف، مما يقربنا خطوة من الساعة الأكثر استقرارًا على الإطلاق.

شعاع ليزر بقوة تعادل همسة من الضوء نقل نواة الثوريوم-229 إلى حالة مثارة ذات طاقة أعلى. تتطلب معظم النوى الذرية دفعة طاقة قوية لمثل هذا الانتقال، لكن الثوريوم-229 يمتلك فجوة طاقة صغيرة بشكل فريد بين الحالة الأرضية وأول حالة مثارة، مما يسمح بإحداث الانتقال حتى بهذا التأثير اللطيف. بدلاً من انتظار انبعاث فوتون من النواة المثارة، طبق العلماء طريقة مطيافية الامتصاص مطيافية الامتصاص — حيث قاموا بقياس جزء من "الهمسة" الممتصة، مما أعطى إشارة سريعة ونظيفة خالية من الضوضاء الخلفية. تضمنت التجربة بلورة فلوريد الكالسيوم التي دُمجت فيها نوى الثوريوم داخل الشبكة البلورية؛ ووُضعت هذه البلورة في بيئة هادئة للغاية لدرجة أن "طنين" الشبكة الذاتي أصبح شبه مسموع.

في أحد التكوينات، كانت المجالات الكهرومغناطيسية الداخلية أكثر هدوءًا بألف مرة، مما شكل جيبًا صامتًا في "أزيز" البلورة المعتاد.

ساعة افتراضية مبنية على هذا الانتقال ستتمتع باستقرار لا يتجاوز فيه الخطأ ثانية واحدة على مدى زمن يقارن بعمر الكون. هذه الدقة قد تسمح باختبار ما إذا كانت النموذج القياسي النموذج القياسي — مجموعة القواعد التي تصف القوى والجسيمات الأساسية — يشهد انجرافًا في ثوابته مع مرور الزمن. الجدير بالذكر أن قوة الليزر المستخدم الليزر كانت صغيرة جدًا لدرجة أن ومضة قصيرة من يراعة تطغى عليها بمراتب.

الثوريوم-229 هو النواة الوحيدة التي تستجيب لمثل هذا الهمس الخافت من الضوء: طاقة إثارته تبلغ 8 إلكترون فولت فقط، مقارنة بالملايين التي تتطلبها النوى الأخرى. هذا هو الفرق بين تنهيدة ناعمة وقصف الرعد.

العلماء
James Clerk MaxwellArno PenziasRalph AlpherRobert Woodrow WilsonWilhelm WienMax Planck
المفاهيم
ثوريوم 229 ساعة نووية بصرية ليزر فوق بنفسجي ثوريوم مفاعل نووي متتبع إشعاعي بورون تصوير بالموجات فوق الصوتية بالليزر نواة الرصاص مستقبل الراديو الذري التقاط نيوتروني يورانيوم الأشعة فوق البنفسجية خلية شمسية بيروفسكايت بخار الروبيديوم امتصاص فوتونين مركز شغور النيتروجين وميض الهيليوم نوستار