Глубоко внутри атомного ядра тория-229 спрятан тугой рычаг. Чтобы перевести его из одного положения в другое, нужно приложить усилие — и обычно это требует времени. У этого изотопа есть два очень близких энергетических уровня, и переход между ними можно вызвать лазерным импульсом. Но если действовать грубо, рычаг может сорваться, а если слишком осторожно — процесс затянется надолго.
До недавнего времени физики использовали метод плавного перенаправления. Рычаг медленно переводили, постепенно меняя точку опоры. Это работало, но занимало сотни миллисекунд — целую вечность для ядерных процессов. В новой работе авторы нашли короткий путь: они добавили дополнительный лазерный импульс, который действует как резкий толчок в нужный момент. Такой подход позволил переключить ядерное состояние тория-229 всего за сотни микросекунд, сохранив почти 80% успешных попыток.
Этот результат важен для создания сверхточных ядерных часов, которые будут в десятки раз стабильнее современных атомных. Кроме того, манипуляции с ядерными состояниями открывают путь к изучению тонких эффектов взаимодействия электронной оболочки и ядра — области, где до сих пор много загадок. Возможно, в будущем такие методы позволят даже управлять радиоактивным распадом.
Теперь, когда рычаг внутри ядра поддаётся быстрому и точному управлению, перед физиками открывается дверь к новым открытиям.
Энергия изомерного перехода в тории-229 составляет около 8,3 электронвольт — это в миллион раз меньше типичных ядерных переходов, поэтому его можно возбуждать обычным ультрафиолетовым лазером.
В романе «Ложная слепота» Питера Уоттса инопланетные корабли используют экзотические ядерные переходы для связи — возможно, торий-229 стал бы первым шагом к такой технологии.