Branduolinis laikrodis gali nukarūnuoti atominį laikrodį

Branduolinis laikrodis dar nėra pagamintas, bet idėja yra naudoti atomo branduolį kaip kamertoną. Branduolys peršoks į aukštesnį energijos lygį, tada grįš atgal ir vėl peršoks aukštyn tik tada, kai bus veikiamas labai specifiniu šviesos dažniu. Lazerio nustatymas, kad jo šviesą sukeltų šiuos branduolio šuolius tarp energijos lygių, leidžia neįtikėtinai tiksliai suderinti jo dažnį. Tad šis dažnis iš esmės gali būti panaudotas kaip laikrodžio tiksėjimas laikui skaičiuoti.

Panašus metodas naudojamas atominiuose laikrodžiuose, tik tenai energijos šuolius atlieka aplink branduolį skriejantys elektronai. Tiksliausių atominių laikrodžių paklaida būtų vos 4 sekundės per laiką, praėjusį nuo Didžiojo sprogimo iki dabar. Gi branduolinis laikrodis tokį tikslumą galėtų „sumalti į miltus“. Taip nutiktų todėl, kad visur esantys elektriniai ir magnetiniai laukai veikia elektronus atominiuose laikrodžiuose, taip sukeldami įvairiais paklaidas, tuo tarpu šie laukai atomo branduolį veikia žymiai mažiau.

Tiesa, panašios idėjos branduoliniai laikrodžiai jau buvo pasiūlyti 2003 metais – tuomet mokslininkai svarstė apie branduolinius laikrodžius, padarytus iš torio atomų, kurie gali būti sužadinti gana žemos energijos ultravioletine šviesa. Tačiau tuomet taip ir liko neaišku, ar jie iš tiesų būtų tikslesni. Mat tikslus dažnis, būtinas branduolio sužadinimui, priklauso nuo aplink jį skriejančių elektronų konfigūracijos, kuri gali kisti, sukeldama neapibrėžtumą.

Dabar Koris Kempbelas (Corey Campbell) su kolegomis iš Džordžijos technologijų instituto Atlantoje sukūrė schemą, kuri panaudoja lazerius ir geba tiksliai kontroliuoti elektronų orbitų erdvinę padėtį. Taip kontroliuojamo torio laikrodžio paklaida būtų viena sekundė per 200 milijardų metų – t. y. daugiau, nei 14 kartų ilgiau už Visatos amžių. (http://arxiv.org/format/1110.2490).

„Mokslininkai parodo, kad ji [paklaida] gali būti labai maža ar netgi neverta dėmesio“, – tyrimo rezultatus komentavo nepriklausomas ekspertas Ekkehard Peik iš Vokietijos Nacionalinio metrologijos instituto Braunschweige.

Prieš branduoliniams laikrodžiams tampant tikrove, tyrėjai turi nustatyti tikslų šviesos dažnį, sužadinantį torio branduolius. Tokie laikrodžiai padėtų ištirti stygų teoriją, nes branduolinio laikrodžio „tiksėjimo“ dažnis priklauso nuo stipriosios branduolinės sąveikos, o elektronų peršokimai paklūsta kitai fundamentaliai jėgai. Tad kartu jie galėtų atskleisti ar kinta šių jėgų stiprumo santykis, kaip teigia stygų teorija.

David Shiga, New Scientist, 2011