Thorium Nuclear Clock Ticks with a Whisper of Light ⚡ экспресс
В кристаллах фторида кальция, допированных торием-229, ядерный переход был впервые возбуждён непрерывным лазерным излучением с длиной волны 148 нм и мощностью менее 1 нВт. Обнаружение резонанса проводилось по поглощению, а не по флуоресценции, что исключает медленный ядерный распад из процесса детектирования и даёт преимущество для работы часов благодаря быстрому считыванию сигнала. Источник ВУФ-излучения основан на трёх последовательных удвоениях частоты, начиная с диодного лазера на 1187 нм, хорошо подходящего для сужения линии и сравнений частоты с оптическими атомными часами. С помощью спектроскопии поглощения охарактеризованы два различных центра тория в кристалле CaF₂ и измерен изомерный сдвиг между ними. Для одного из центров обнаружен чрезвычайно малый статический градиент электрического поля кристалла — 0,1 В/Ų, в отличие от типичных значений порядка 100 В/Ų, что указывает на высокую симметрию окружения ядра тория и обещает линии ядерного резонанса, почти не зависящие от периода решётки.
A laser beam as faint as a whisper of light has stirred a thorium-229 nucleus into a higher energy state. Most nuclei demand a blast of energy, but thorium-229 has such a tiny energy gap that even this gentle nudge works. Instead of waiting for the nucleus to emit light, scientists used absorption spectroscopy—measuring the fraction of the whisper absorbed, giving a fast, clean signal. They placed the thorium in a calcium fluoride crystal, in a spot so quiet that the crystal's hum was almost inaudible.
A clock based on this could be so steady it would miss less than a second over the age of the universe. It might reveal whether the standard model, the rulebook of fundamental forces, ever drifts. And the laser's power? A firefly's brief glow outshines it by far.
🎯 Thorium-229 is the only nucleus that responds to such a faint whisper of light: its excitation energy is a mere 8 electronvolts, compared to the millions required by other nuclei. That’s the difference between a soft sigh and a thunderclap.