核钟如此精确,可以重新定义时间本身

Jila研究人员使用Thorium-229开创了核时钟,与原子时钟相比,该核时钟具有前所未有的稳定性。通过将or嵌入到固态晶体中,他们发现核过渡在很大程度上抗温度变化,对于精确计时至关重要。他们的工作不仅可以重新定义计时,还可以打开门以检测新物理。推动[...]

来源:SciTech日报
持续监测掺钍氟化钙晶体的温度,同时使用 VUV 频率梳直接解析核跃迁的各个量子态。图片来源:Steven Burrows/JILA

JILA 研究人员正在开创一种使用钍 229 的核钟,与原子钟相比,它提供了前所未有的稳定性。

通过将钍嵌入固态晶体中,他们发现核转变在很大程度上能够抵抗温度变化,这对于精确计时至关重要。他们的工作不仅可以重新定义计时,还可以为探索新物理学打开大门。

超越原子钟

几十年来,原子钟为精确计时设定了标准,在 GPS 导航、物理研究和基础科学测试中发挥着至关重要的作用。现在,JILA 的研究人员在物理学教授 Jun Ye 的带领下与维也纳技术大学合作,正在探索一种更稳定的替代方案:核时钟。与依赖电子跃迁的原子钟不同,这种新时钟基于钍 229 原子核内的低能跃迁。由于核跃迁受环境干扰的影响较小,因此基于钍的时钟可以提供前所未有的稳定性,并可用于测试标准模型之外的物理现象。

GPS 原子

叶的实验室多年来一直在研究核钟。他们的里程碑式实验于去年以封面文章的形式发表在《自然》杂志上,首次对特殊设计的晶体中的钍 229 核跃迁进行了基于频率的量子态分辨测量。这证实了可以以足够的精度测量该转变,以作为可靠的计时参考。

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