Az atomórák majdnem itt vannak

A nukleáris órák lehetnek a legcsodásabbak az összes óra közül. Ha a fizikusok meg tudják építeni őket, az atomórák vadonatúj típusok lennének. Ezek az órák az atomok szívének fizikája alapján tartanák az időt.

Egyes tudósok úgy vélik, hogy ezek közül az első néhány év múlva debütálhat.

Minden atom közepén egy atommag található. Itt találhatók protonok és neutronok. Az atommagokon alapuló órák tízszer olyan pontosak lehetnek, mint a mai legpontosabb órák.

A jobb órák javíthatják az olyan technológiákat, mint a GPS-navigáció. De „ez nem csak az időmérésről szól” – mondta Peter Thirolf fizikus. A nukleáris órák lehetővé tehetik a fizika alapvető elképzeléseinek új tesztelését. Thirolf a németországi Ludwig-Maximilians-Universität Münchenben dolgozik. Az Amerikai Fizikai Társaság online találkozóján beszélt.

Jelenleg a legpontosabb órák az atomórák. Nem a magon alapulnak. Összefoglalják az időt az elektronok energiaugrásaival. Az atomokban lévő elektronok csak bizonyos mennyiségű energiát hordozhatnak, meghatározott energiaszinteken. Ahhoz, hogy elektronokat üthessünk egy atomban az egyik energiaszintről a másikra, az óra atomjait lézerrel kell eltalálni. És a lézer fényének megfelelőnek kell lennie.

A fény elektromágneses hullámokból áll. A frekvencia az a sebesség, amellyel ezek a hullámok elhaladnak. Csak egy bizonyos frekvenciájú fény hatására ugrik az elektron. Ez a frekvencia rendkívül pontos időmérőként szolgál. Képzelje el, hogyan használja a hullámok felmosási sebességét a tengerparton, hogy nyomon kövesse az időt. De ebben az esetben fényhullámokról van szó.

Az atommagban található protonok és neutronok szintén energiaszintet foglalnak el. A nukleáris órák ezen részecskék ugrásain alapulnának elektronok helyett.

Pálffy Adriana elméleti fizikus. Németországban a Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnbergben dolgozik. Egy atom magját nem befolyásolják olyan kóbor elektromos vagy mágneses mezők, mint az atom elektronjait. Azt mondja, ez azt sugallja, hogy az atomórák „stabilabbak és pontosabbak” lennének.

De van egy probléma. A tipikus lézerek nem tudják elérni az atomenergia szintjét. A legtöbb sejtmag esetében ez nagyobb energiát igényel, mint a normál lézerek.

Szerencsére egyetlen kivétel van. „Furcsa természetű dolog” – mondta Marianna Safronova az ülésen június 2-án tartott beszédében. Elméleti fizikus a Newark -i Delaware Egyetemen.

A kivétel a tórium. A tórium egy fém kémiai elem. Sokféle tórium-229 néven ismert elem létezik. Van egy pár atomenergia szintje, amelyek közel vannak egymáshoz. Az energiaszintek olyan közel vannak, hogy egy lézer elindíthatja az ugrást.

A tudósok nemrégiben megállapították, hogy mennyi energiára van szüksége a tórium-229 magnak az ugráshoz. Ez döntő lépés a tórium nukleáris óra építése felé.