Άλλο ένα βήμα στην κατάκτηση του… χρόνου: Επιστήμονες δημιούργησαν το πρώτο πυρηνικό ρολόι στον κόσμο

 Ενα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στον τομέα της εξαιρετικά ακριβούς χρονομέτρησης κατάφεραν επιστήμονες στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) στο Μέριλαντ των ΗΠΑ, οι οποίοι δημιούργησαν το πρώτο πυρηνικό ρολόι στον κόσμο. 

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 δεν χάνει ούτε ένα δευτερόλεπτο ακόμη και αν το αφήσετε να λειτουργεί για δισεκατομμύρια χρόνια», δήλωσε ο Jun Ye, ένας από τους ερευνητές και Φυσικός
«Αν και δεν έχουμε φτάσει ακόμα εκεί, αυτή η έρευνα μας φέρνει πιο κοντά σε αυτό το επίπεδο ακρίβειας» πρόσθεσε.

Τον Ιούλιο, μια διαφορετική ομάδα ερευνητών παρουσίασε το ακριβέστερο ατομικό ρολόι που έχει κατασκευαστεί μέχρι σήμερα, το οποίο χάνει ένα μόνο δευτερόλεπτο κάθε 30 δισεκατομμύρια χρόνια.

Το πυρηνικό ρολόι δεν είναι ακριβέστερο από τα σημερινά ατομικά ρολόγια, ωστόσο αναμένεται να τα ξεπεράσει μέσα σε λίγα χρόνια. 

Τα πυρηνικά ρολόγια θα είναι 60 φορές ακριβέστερα από τα ατομικά, «χάνοντας» μόλις 1 δευτερόλεπτο κάθε 200 δισ. χρόνια. 

Η εφεύρεση

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.

Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Nature».

Με πληροφορίες από  Gizmodo, ΕΡΤ