https://sputnikportal.rs/20250329/napravljen-kljucni-korak-ka-razvoju-ultra-preciznog-nuklearnog-sata-1184142818.html
Направљен кључни корак ка развоју ултра-прецизног нуклеарног сата
Направљен кључни корак ка развоју ултра-прецизног нуклеарног сата
Sputnik Србија
Деценијама су атомски сатови представљали врхунац прецизности у мерењу времена, омогућавајући ГПС навигацију, тестирање фундаменталних физичких теорија и... 29.03.2025, Sputnik Србија
2025-03-29T22:00+0100
2025-03-29T22:00+0100
2025-03-29T22:00+0100
наука и технологија
наука и технологија
физика
сат
атомски сат
https://cdn1.img.sputnikportal.rs/img/07e7/05/11/1155805454_0:160:720:565_1920x0_80_0_0_fc91ece97e7d4c5d3e559275af91c3a4.jpg.webp
Овај револуционарни уређај користи нуклеарну транзицију торијума-229, чиме би могао донети невиђену тачност у праћењу времена.Истраживачи из ЈИЛА института, под вођством Џуна Ђија, професора физике на Универзитету Колорадо у Булдеру и члана Националног института за стандарде и технологију (НИСТ), у сарадњи са Техничким универзитетом у Бечу, недавно су објавили нову студију која истражује како температура утиче на нуклеарне транзиције у торијуму-229.Њихова открића представљају кључни корак ка развоју ултра-прецизног нуклеарног сата, који би могао надмашити атомске сатове у стабилности и отпорности на спољашње утицаје, пише портал Физ.орг.Зашто торијум-229Међу свим познатим нуклеарним транзицијама, овај изотоп је јединствен јер поседује изузетно ниску енергетску транзицију у свом језгру. То значи да се може побудити ултраљубичастим ласером, за разлику од других нуклеарних транзиција које захтевају високоенергетске гама зраке.„Језгро атома је много отпорније на спољашње утицаје од његовог електронског омотача, што значи да би нуклеарни сат био знатно стабилнији у поређењу са атомским сатовима, посебно у променљивим условима окружења“, објашњава Ђи.У досадашњим истраживањима, научници су се фокусирали на мерење торијума-229 у заробљеним јонима, али тим из ЈИЛА применио је другачији приступ. Уместо тога, торијум-229 је уграђен у кристал калцијум-флуорида (ЦаФ₂), што омогућава много већу густину торијумових језгара и јачи сигнал у експериментима. Ова техника, развијена у сарадњи са Техничким универзитетом у Бечу, омогућава прецизнију стабилизацију транзиције торијума-229.У истраживању, објављеном у Физикал ривју летерс, научници су проучавали како се фреквенција нуклеарне транзиције мења када се торијум-допирани кристал загрева и хлади. Они су тестирали три различите температуре: 150К (-123°Ц), хлађењем помоћу течног азота, 229К (-44°Ц), коришћењем мешавине сувог леда и метанола, и 293К (собна температура).Помоћу ласерског фреквентног чешља, мерили су како се нуклеарна транзиција мења при свакој температури и идентификовали две супротстављене физичке појаве у кристалу.Први ефекат је ширење кристалне решетке услед загревања, које је мењало електрично поље и изазивало цепање спектралних линија торијумове транзиције. Други ефекат је промена густине наелектрисања у кристалу, што је утицало на интеракцију електрона са језгром и померало спектралне линије у истом правцу.Специфична транзицијаМеђутим, истраживачи су открили једну специфичну транзицију која је била изузетно стабилна – ефекти су се готово поништили, па је помак фреквенције износио само 62 кХз, што је 30 пута мање у поређењу са другим транзицијама.„Ова транзиција показује велики потенцијал за примену у сатовима. Ако је додатно стабилизујемо, могла би значити револуцију у прецизном мерењу времена“, истиче Чуанкун Џанг, студент докторских студија у ЈИЛА.Научници сада настављају истраживања како би пронашли температурну "златну тачку", где би транзиција била практично потпуно независна од температуре. Прелиминарни подаци сугеришу да би идеалан температурни опсег могао бити између 150К и 229К.„Ово је први корак ка карактеризацији систематских ефеката нуклеарног сата. Пронашли смо транзицију која је релативно неосетљива на температуру, што је кључно за прецизно мерење времена“, каже др Џејкоб Хигинс, главни аутор студије.Коришћена специјално дизајнирана опремаКако би остварили овако прецизна мерења, научници су морали да користе специјално дизајнирану опрему. Већина комерцијално доступних компоненти једноставно није довољно прецизна за овакве експерименте.Тим ЈИЛА лабораторије ослањао се на сопствену механичку радионицу, где су стручњаци израдили кључне делове експерименталног система. Они су израдили носач кристала и делове расхладног система, који су нам омогућили прецизну контролу температуре.Осим прецизног мерења времена, нуклеарни сат би могао играти кључну улогу у фундаменталној физици. Нуклеарна транзиција торијума-229 је изузетно стабилна, али истовремено и веома осетљива на промене основних физичких сила. Свака неочекивана промена фреквенције могла би указивати на присуство тамне материје или друге феномене ван Стандардног модела физике.Научници су направили значајан корак ка развоју нуклеарног сата, истражујући како температура утиче на нуклеарну транзицију торијума-229. Њихова открића указују да постоји специфичан температурни опсег у којем би сат био изузетно стабилан, што би омогућило невиђену прецизност у мерењу времена.Осим примене у сатовима, истраживања торијумове транзиције могла би допринети и фундаменталној физици, откривајући нове силе и појаве у свемиру. Ако се стабилизује на жељеном нивоу, нуклеарни сат би могао постати најпрецизнији мерни инструмент у историји.Погледајте и:
Sputnik Србија
feedback.rs@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rossiya Segodnya“
2025
Sputnik Србија
feedback.rs@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rossiya Segodnya“
Вести
sr_RS
Sputnik Србија
feedback.rs@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rossiya Segodnya“
Sputnik Србија
feedback.rs@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rossiya Segodnya“
наука и технологија, физика, сат, атомски сат
наука и технологија, физика, сат, атомски сат
Направљен кључни корак ка развоју ултра-прецизног нуклеарног сата
Деценијама су атомски сатови представљали врхунац прецизности у мерењу времена, омогућавајући ГПС навигацију, тестирање фундаменталних физичких теорија и напредна научна истраживања. Међутим, научници сада истражују још стабилнији метод временског мерења – нуклеарни сат.
Овај револуционарни уређај користи нуклеарну транзицију торијума-229, чиме би могао донети невиђену тачност у праћењу времена.
Истраживачи из ЈИЛА института, под вођством Џуна Ђија, професора физике на Универзитету Колорадо у Булдеру и члана Националног института за стандарде и технологију (НИСТ), у сарадњи са Техничким универзитетом у Бечу, недавно су објавили нову студију која истражује како температура утиче на нуклеарне транзиције у торијуму-229.
Њихова открића представљају кључни корак ка развоју ултра-прецизног нуклеарног сата, који би могао надмашити атомске сатове у стабилности и отпорности на спољашње утицаје,
пише портал Физ.орг.
Међу свим познатим нуклеарним транзицијама, овај изотоп је јединствен јер поседује изузетно ниску енергетску транзицију у свом језгру. То значи да се може побудити ултраљубичастим ласером, за разлику од других нуклеарних транзиција које захтевају високоенергетске гама зраке.
„Језгро атома је много отпорније на спољашње утицаје од његовог електронског омотача, што значи да би нуклеарни сат био знатно стабилнији у поређењу са атомским сатовима, посебно у променљивим условима окружења“, објашњава Ђи.
У досадашњим истраживањима, научници су се фокусирали на мерење торијума-229 у заробљеним јонима, али тим из ЈИЛА применио је другачији приступ. Уместо тога, торијум-229 је уграђен у кристал калцијум-флуорида (ЦаФ₂), што омогућава много већу густину торијумових језгара и јачи сигнал у експериментима. Ова техника, развијена у сарадњи са Техничким универзитетом у Бечу, омогућава прецизнију стабилизацију транзиције торијума-229.
У
истраживању, објављеном у Физикал ривју летерс, научници су проучавали како се фреквенција нуклеарне транзиције мења када се торијум-допирани кристал загрева и хлади. Они су тестирали три различите температуре: 150К (-123°Ц), хлађењем помоћу течног азота, 229К (-44°Ц), коришћењем мешавине сувог леда и метанола, и 293К (собна температура).
Помоћу ласерског фреквентног чешља, мерили су како се нуклеарна транзиција мења при свакој температури и идентификовали две супротстављене физичке појаве у кристалу.
Први ефекат је ширење кристалне решетке услед загревања, које је мењало електрично поље и изазивало цепање спектралних линија торијумове транзиције. Други ефекат је промена густине наелектрисања у кристалу, што је утицало на интеракцију електрона са језгром и померало спектралне линије у истом правцу.
Међутим, истраживачи су открили једну специфичну транзицију која је била изузетно стабилна – ефекти су се готово поништили, па је помак фреквенције износио само 62 кХз, што је 30 пута мање у поређењу са другим транзицијама.
„Ова транзиција показује велики потенцијал за примену у сатовима. Ако је додатно стабилизујемо, могла би значити револуцију у прецизном мерењу времена“, истиче Чуанкун Џанг, студент докторских студија у ЈИЛА.
Научници сада настављају истраживања како би пронашли температурну "златну тачку", где би транзиција била практично потпуно независна од температуре. Прелиминарни подаци сугеришу да би идеалан температурни опсег могао бити између 150К и 229К.
„Ово је први корак ка карактеризацији систематских ефеката нуклеарног сата. Пронашли смо транзицију која је релативно неосетљива на температуру, што је кључно за прецизно мерење времена“, каже др Џејкоб Хигинс, главни аутор студије.
Коришћена специјално дизајнирана опрема
Како би остварили овако прецизна мерења, научници су морали да користе специјално дизајнирану опрему. Већина комерцијално доступних компоненти једноставно није довољно прецизна за овакве експерименте.
Тим ЈИЛА лабораторије ослањао се на сопствену механичку радионицу, где су стручњаци израдили кључне делове експерименталног система. Они су израдили носач кристала и делове расхладног система, који су нам омогућили прецизну контролу температуре.
Осим прецизног мерења времена, нуклеарни сат би могао играти кључну улогу у фундаменталној физици. Нуклеарна транзиција торијума-229 је изузетно стабилна, али истовремено и веома осетљива на промене основних физичких сила. Свака неочекивана промена фреквенције могла би указивати на присуство тамне материје или друге феномене ван Стандардног модела физике.
Научници су направили значајан корак ка развоју нуклеарног сата, истражујући како температура утиче на нуклеарну транзицију торијума-229. Њихова открића указују да постоји специфичан температурни опсег у којем би сат био изузетно стабилан, што би омогућило невиђену прецизност у мерењу времена.
Осим примене у сатовима, истраживања торијумове транзиције могла би допринети и фундаменталној физици, откривајући нове силе и појаве у свемиру. Ако се стабилизује на жељеном нивоу, нуклеарни сат би могао постати најпрецизнији мерни инструмент у историји.
