TECHitMedia.NET

Бъди в крак с технологиите!

Преходът, който се очакваше от 50 години: Физици разкриват тайните на времето

Сподели с приятели.

През май тази година се случи важно събитие в света на физиката: аспирантът Чуанкун Джан от изследователския институт JILA в Боулдър, Колорадо открива рядък и дългоочакван сигнал – ядрен преход в торий-229, известен като преход на „ядрения часовник“. Този преход, наблюдаван в експериментални условия е резултат от десетилетия изследвания и търсене на точната лазерна честота, която да го задейства. Наблюдението на сигнала беше потвърдено от екип учени, ръководен от Джун Е, разработчик на най-точната атомна система за измерване на времето. Работата, публикувана вчера в списание Nature слага край на дългото търсене на ядрен часовник и е третото подобно наблюдение, направено само за няколко месеца.

Измерването на екипа на JILA надминава предишните резултати по точност с милиони пъти.

През предходните месеци подобни изследвания бяха проведени от учени от Германия и Калифорния, но новият експеримент постигна пробив благодарение на най-доброто калибриране на лазера, необходим за предизвикване на този преход. Важно е да се отбележи, че този успех открива нови възможности във физиката: измерването на ядрения преход в торий-229 може да бъде основа за изследване на това дали фундаменталните закони на физиката се променят с времето.

Ядрото на торий-229 има уникални характеристики, които интересуват физиците още от 1976 гoдина когато този изотоп е изследван за първи път в Съединените щати като страничен продукт от изследванията на ядрените оръжия през Студената война. Обикновено ядрата на атомите изискват голяма енергия за възбуждане, но е установено, че торий-229 има изненадващо нисък енергиен праг. Това се дължи на почти пълното компенсиране на две фундаментални сили: електромагнитната и ядрената сила. Този баланс прави прехода на торий-229 особено чувствителен към най-малките промени в тези сили, което води до хипотезата, че преходът може да се използва за проверка на стабилността на физични константи.

Този преход, наричан още „ядрен часовник“ би могъл да се превърне в новия стандарт за измерване на времето, надминавайки точността на съществуващите атомни часовници.

Атомните часовници, като тези, базирани на цезиевия атом записват времето, като измерват честотата на електронните преходи между състоянията в атома. Ядрените часовници разчитат на подобен принцип, но с преходи в ядрото на атома, което дава много по-висока точност, тъй като ядрото на атома е защитено от външни влияния чрез своя електронен облак.

Наблюдението на сигнала от торий-229 открива пътя за изследване на такива фундаментални въпроси като възможните промени във физичните константи като скоростта на светлината, константата на Планк и други, които се смятат за непроменени през цялата история на Вселената.

Според някои теоретични модели, включително теорията на струните, тези константи може да не са абсолютно постоянни, а да се променят с времето или пространството. Например, една от теориите за тъмната материя предполага, че плътността на частиците, наречени аксиони може да предизвика колебания в силата на фундаменталните взаимодействия, което би могло да повлияе на фината настройка на ядрените състояния.

Първите намеци за необичайните свойства на торий-229 се появяват през 1976 година, когато учените Лари Крогер и Чарлз Райх от Националната лаборатория на Айдахо изследват радиацията от отпадъците от производството на уран. Те откриват, че за възбуждането на ядрото на торий-229 е необходима 10 000 пъти по-малко енергия, отколкото при типичен ядрен преход. През 1990 година Райх преразглежда резултатите си и установява, че енергията на този преход е дори по-ниска от първоначално смятаната, което го прави още по-интересен за по-нататъшни изследвания.

Това откритие е повратна точка, тъй като за първи път е възможно да се използват конвенционални ултравиолетови лазери за контролиране на този процес.

В началото на 2000 година физиците предложиха да се използва торий-229 за създаване на нов свръхточен часовник. За целта обаче трябваше да се определи точно енергията, необходима за възбуждане на ядрения преход. Изследователите се сблъскаха със сериозен проблем: известната досега оценка на енергията на прехода беше твърде неточна и трябваше да се тестват хиляди различни лазерни вълни по метода на „проба грешка“.

Ситуацията се променя през 2023 година, когато екип от учени от ЦЕРН успява да направи измерване, което стеснява обхвата на възможните лазерни дължини на вълните, което значително ускорява търсенето.

През април тази година европейска група съобщи за възбуждане на прехода с помощта на лазер за първи път, а през лятото подобен резултат беше постигнат в Калифорния.

Групата на Джун Йе в JILA също участваше активно в надпреварата, като разработи свой собствен лазер за прецизно възбуждане на торий-229. Тяхната система позволяваше да се тестват едновременно няколко дължини на вълната, което доведе до успешното наблюдение на прехода с безпрецедентна точност.

Този пробив има далечни последици. В бъдеще учените ще могат да използват ядрени часовници за по-точни тестове на фундаменталните константи. Въпреки че настоящата точност на измерванията на прехода е една част на трилион, възможните промени във физичните константи биха могли да бъдат толкова малки, че откриването им ще изисква точност до една част на десет трилиона. Това може да отнеме години, но успехът на групата в JILA е първата стъпка към нови открития във физиката.

В крайна сметка изследванията на прехода на торий-229 биха могли не само да пренапишат стандартите на времето, но и да доведат до фундаментални промени в разбирането ни за структурата на Вселената.

Leave a Reply

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

TECHitMedia.NET
Правила за бисквитките:

Относно бисквитките!

Тази политика обяснява подробно как “TECHitMedia.NET” използва всяка информация, събрана по време на всяка сесия на ползване от вас (наричана по-долу “Вашата информация”).

Вашата информация се събира по два начина. Първо, разглеждането на “ TECHitMedia.NET” ще накара софтуерът да създаде няколко бисквитки, представляващи малки текстови файлове, които се свалят при временните файлове на браузъра на Вашия компютър. Първите две бисквитки съдържат само потребителски идентификатор (наричан по-долу “user-id”) и анонимен идентификатор на сесията (наричан по-долу “session-id”), които са Ви автоматично назначени от софтуера. Трета бисквитка се създадена при преглеждане на теми в “ TECHitMedia.NET ” и се използва за запомняне на прочетените от Вас теми, подобрявайки работата Ви.

Ние можем също така да създадем бисквитки отвъд софтуера при разглеждане на “ TECHitMedia.NET ”, въпреки че те са извън обхвата на този документ, който е предназначен само за покриване на страници, създадени от софтуера. Вторият начин, по който ние събираме Вашата информация, е това какво Вие изпращате към нас. Това може да бъде, и не е ограничено до: писане като анонимен потребител (наричани по-долу “анонимни мнения”), регистриране в “ TECHitMedia.NET ” (наричан по-долу “Вашият акаунт”) и мнения, написани от Вас след регистрация използвайки акаунт (наричани по-долу “Вашите мнения”).

Вашият акаунт ще съдържа минимум уникално идентифициращо име (наричано по-долу “Вашето потребителско име”), лична парола за влизане във Вашия акаунт (наричана по-долу “Вашата парола”) и личен, валиден e-mail адрес (наричан по-долу “Вашият e-mail”). Вашата информация за Вашия акаунт в “ TECHitMedia.NET ” е защитена от законите за защита на данни, приложими в нашата страна. Всякаква информация, различна от Вашето потребителско име, Вашата парола и Вашия e-mail, която се изисква от “ TECHitMedia.NET ” в процеса на регистрация е или задължителна, или незадължителна, по преценка на “ TECHitMedia.NET ”. Във всички случаи, Вие можете да определите каква информация от Вашия акаунт е видима публично. При това, в рамките на Вашия акаунт, Вие можете да се запишете или да се отпишете от получаване на автоматично генерирани писма оt софтуера.

Вашата парола е шифрована (еднопосочно хеширана) така че да бъде в безопасност. Въпреки това е препоръчително да не използвате същата парола в други сайтове. Вашата парола е средството за достъп до Вашия акаунт в “ TECHitMedia.NET ”, затова моля пазете я внимателно и знайте, че при каквито и да било обстоятелства, никой от “ TECHitMedia.NET ”, или друга трета страна няма да поиска Вашата парола. Ако се случи да забравите Вашата парола за Вашия акаунт, можете да използвате функцията „Забравена парола“, предоставена от сайта. Този процес ще поиска от Вас да изпратите Вашето потребителско име и Вашия e-mail, след което TECHitMedia.NET софтуерът ще генерира нова парола, за да възстановите Вашия акаунт.