Скандий-45: ключ к часам точнее атомных ⚡ экспресс
Ядерный переход в ⁴⁵Sc из основного состояния в изомерное с энергией 12,389 кэВ имеет время жизни 0,46 с, естественную ширину 1,4 фэВ и добротность ~10¹⁹ — это превосходит точность лучших атомных часов. С помощью Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах измерено время жизни изомера методом задержанной некогерентной флуоресценции Kα,β и впервые зарегистрирована упругая флуоресценция, что позволило определить парциальный коэффициент внутренней конверсии 390(60). Отсутствие сигнала ядерного рассеяния вперёд при задержках более 2 мс указывает на уширение линии окружением как минимум в 500 раз относительно естественной ширины (>500Γ₀). Эти результаты задают экспериментальные ограничения на механизмы декогеренции в твёрдом теле и являются важной вехой для создания твердотельных ядерных часов.
В ядре атома скандия-45 скрыт почти идеальный маятник. Его колебания — это испускание рентгеновских лучей — настолько ровны, что за полсекунды он делает 10^19 «тиков», ни разу не сбившись. Это в миллиарды раз стабильнее, чем у лучших атомных часов.
Учёные «услышали» этот маятник, возбудив ядра рентгеновским лазером и применив спектроскопию и измерение света. Однако в твёрдом кристалле соседние атомы дрожат, как стол, на котором стоит маятник. Этот беспорядок вибраций размывает сигнал минимум в 500 раз, снижая идеальную чистоту хода. Даже в таких условиях скандий-45 остаётся рекордсменом.
Ядерные часы на его основе ощутят разницу хода при подъёме всего на один сантиметр — так проявляет себя гравитация по теории Эйнштейна. А значит, мы сможем не только улучшить навигацию, но и проверить, не менялись ли законы физики за миллиарды лет.
🎯 Ядерные часы на основе скандия-45 окажутся настолько чувствительны, что покажут: на втором этаже время идёт быстрее, чем на первом.