Ториевые ядерные часы: ход, запущенный шёпотом света экспресс

Оригинал: "Continuous-wave laser absorption spectroscopy of the Thorium-229 nucleus"
arXiv:2604.16640 · 2026-04-17 · CC BY 4.0 · 1 мин
Scientists excited a thorium nucleus with an ultra-weak continuous laser, bringing us a step closer to the most stable clock ever.

Лазерный луч, по мощности сопоставимый с шёпотом света, перевёл ядро тория-229 в возбуждённое состояние с более высокой энергией. Большинство атомных ядер требуют для такого перехода мощного энергетического импульса, однако торий-229 обладает уникально малым энергетическим зазором между основным и первым возбуждённым состояниями, что позволяет инициировать переход даже столь деликатным воздействием. Вместо того чтобы ждать, пока возбуждённое ядро испустит фотон, учёные применили метод абсорбционной спектроскопии — они измеряли долю поглощённого «шёпота», получая быстрый и чистый сигнал, свободный от фонового шума. Экспериментальная установка включала кристалл фторида кальция, в решётку которого были встроены ядра тория; этот кристалл был помещён в настолько спокойную среду, что собственный колебательный «гул» решётки становился почти неслышимым.

В одной из конфигураций внутренние электромагнитные поля оказались в тысячу раз спокойнее, формируя безмолвный карман в привычном «жужжании» кристалла.

Гипотетические часы, построенные на таком переходе, обладали бы стабильностью, при которой ошибка составила бы менее одной секунды за время, сравнимое с возрастом Вселенной. Подобная точность могла бы позволить проверить, не испытывает ли Стандартная модель — свод правил, описывающих фундаментальные силы и частицы, — дрейфа своих констант с течением времени. Примечательно, что мощность использованного лазера была настолько мала, что короткая вспышка светлячка затмевает её на порядки.

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.

Учёные
Christian DopplerD. B. McLaughlinDidier QuelozMichel MayorR. A. RossiterJames Clerk Maxwell
Понятия
торий-229 ядерные оптические часы ультрафиолетовый лазер торий ядерный реактор радиоактивный индикатор бор лазерная ультразвуковая визуализация ядро свинца атомный радиоприёмник захват нейтронов уран ультрафиолетовое излучение перовскитный солнечный элемент пары рубидия двухфотонное поглощение центр окраски азот-вакансия гелиевая вспышка нустар