Ядро атома тория-229 подобно натянутой гитарной струне: оно вибрирует на строго определённой частоте. Чтобы «извлечь звук», нужен точный удар — луч лазера строго определённого цвета. Сама идея уходит корнями к открытию радиоактивности Эрнестом Резерфордом и Марией Кюри.
Подобно корпусу гитары, микроскопическая кристаллическая полость многократно усиливает свет, попадающий от лазера, и эффективно «раскачивает» ядра тория. Испущенные ими световые вспышки — это будущие «тики» сверхточных часов. Такой подход стал возможен благодаря методам лазерной спектроскопии — науки о взаимодействии света и вещества, позволяющей измерять частоты переходов между энергетическими состояниями.
Эксперименты показали: встраивание тория в кристалл наносит приемлемый ущерб — кристаллическая решётка не разрушает квантовые состояния ядра, необходимые для отсчёта времени. Намечен путь к полностью твердотельным ядерным часам на чипе, без вакуумных камер. Разработка опирается на Стандартную модель ядерной физики, описывающую фундаментальные взаимодействия частиц, и фотометрию для точной регистрации испускаемого света. Такие часы обещают революцию в спутниковой навигации, квантовых вычислениях и тестах фундаментальных законов.
Возбуждённое состояние ядра тория-229 живёт почти два часа — вечность по ядерным меркам. Это позволяет измерить его колебания с невиданной точностью.
В романе «Видоизменённый углерод» межзвёздная синхронизация сознания опирается на атомные часы. Ядерные часы на чипе могут приблизить эту фантастику к реальности.