Το πρώτο πυρηνικό ρολόι στον κόσμο

Πρόκειται για ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στον τομέα της εξαιρετικά ακριβούς χρονομέτρησης

Μια διεθνής ομάδα ερευνητών δημιούργησε το πρώτο πυρηνικό ρολόι στον κόσμο, σηματοδοτώντας ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στον τομέα της εξαιρετικά ακριβούς χρονομέτρησης.

Σε αντίθεση με τα ατομικά ρολόγια, τα οποία παρακολουθούν τις ταλαντώσεις ατόμων που μεταπηδούν ανάμεσα σε δύο επίπεδα ενέργειας, το πυρηνικό ρολόι χρησιμοποιεί σήματα από τον πυρήνα ενός ατόμου για τη μέτρηση του χρόνου.
«Φανταστείτε ένα ρολόι χειρός που δε χάνει ούτε ένα δευτερόλεπτο ακόμη κι αν το αφήσετε να λειτουργεί για δισεκατομμύρια χρόνια», δήλωσε ο Jun Ye, ένας από τους ερευνητές και φυσικός στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) στο Μέριλαντ των ΗΠΑ.
«Αν και δεν έχουμε φτάσει ακόμη εκεί, αυτή η έρευνα μας φέρνει πιο κοντά σε αυτό το επίπεδο ακρίβειας» πρόσθεσε.
Τα ατομικά ρολόγια είναι η πιο ακριβής διαθέσιμη μέθοδος για τη μέτρηση του χρόνου. Συντονίζουν διεθνείς ζώνες ώρας και συγχρονίζουν το διαδίκτυο και τις οικονομικές συναλλαγές. Λειτουργούν παρακολουθώντας τους συντονισμούς των συχνοτήτων των ατόμων, συνήθως για τα χημικά στοιχεία καίσιο ή ρουβίδιο. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει στα ατομικά ρολόγια να μετρούν τον χρόνο με εξαιρετικά υψηλό βαθμό ακρίβειας. Αντίθετα, τα συμβατικά ρολόγια χρησιμοποιούν έναν ταλαντωτή κρυστάλλων χαλαζία για να μετρούν τον χρόνο. Οι κρύσταλλοι δονούνται σε συγκεκριμένες συχνότητες που μετρούν το πέρασμα του χρόνου.
Τα πυρηνικά ρολόγια είναι ακριβέστερα από τα ατομικά, επειδή ο πυρήνας επηρεάζεται λιγότερο από εξωτερικές διαταραχές, όπως τα μαγνητικά πεδία. Ωστόσο, η κατασκευή ενός πυρηνικού ρολογιού δεν είναι απλή, διότι τα ενεργειακά άλματα που απαιτούνται για να λειτουργήσει ένα πυρηνικό ρολόι μπορούν να δημιουργηθούν μόνο από συνεκτικές ακτίνες Χ υψηλής ενέργειας, τις οποίες η τρέχουσα τεχνολογία λέιζερ δεν μπορεί να παράγει. Έτσι, οι ερευνητές επέλεξαν το θόριο-229, καθώς ο πυρήνας του χρειάζεται ένα μικρότερο ενεργειακό άλμα από οποιοδήποτε άλλο γνωστό άτομο. Για τη δημιουργία του πυρηνικού ρολογιού, η ομάδα συνδύασε ένα ατομικό ρολόι στροντίου με έναν κρύσταλλο που περιείχε πυρήνες θορίου.
«Με αυτό το πρώτο πρωτότυπο αποδείξαμε ότι το θόριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως χρονομετρητής για μετρήσεις εξαιρετικά υψηλής ακρίβειας», δήλωσε ο Θόρστεν Σουμ, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης και φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης στην Αυστρία. «Το μόνο που απομένει να κάνουμε είναι εργασίες τεχνικής ανάπτυξης, καθώς δεν αναμένουμε άλλα σημαντικά εμπόδια» πρόσθεσε.
Το πυρηνικό ρολόι δεν είναι ακριβέστερο από τα σημερινά ατομικά ρολόγια, ωστόσο αναμένεται να τα ξεπεράσει μέσα σε λίγα χρόνια. «Τα πρώτα αυτοκίνητα δεν ήταν ταχύτερα από τις άμαξες. Το θέμα ήταν η εισαγωγή μιας νέας έννοιας», δήλωσε ο Σουμ. «Και αυτό ακριβώς έχουμε πετύχει τώρα με το πυρηνικό ρολόι» είπε χαρακτηριστικά.
Τον Ιούλιο μια διαφορετική ομάδα ερευνητών παρουσίασε το ακριβέστερο ατομικό ρολόι που έχει κατασκευαστεί μέχρι σήμερα. Αυτό το ρολόι παγιδεύει χιλιάδες άτομα για να μετρήσει τον χρόνο και χάνει ένα μόνο δευτερόλεπτο κάθε 30 δισεκατομμύρια χρόνια.
Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Nature».