Raziskovalni skupini z dunajske tehniške univerze TU Wien in pekinške univerze Tsinghua sta skoraj hkrati izdelali delujoči jedrski uri. Dosežek sta v sredo opisali v dveh člankih, objavljenih v reviji Nature. Obe napravi temeljita na izotopu torija-229, ujetem v kristalih kalcijevega fluorida, pri merjenju časa pa uporabljata laser, ki vzbuja atomsko jedro.
»Obe skupini sta delali neodvisno in hkrati dosegli delujoči jedrski uri z uporabo različnih eksperimentalnih pristopov. Menim, da je to zelo spodbudno, saj kaže, da je koncept zanesljiv in ni odvisen od ene same tehnične izvedbe,« je dejal fizik Shiqian Ding s pekinške univerze Tsinghua, ki je sodeloval pri razvoju pekinške ure.
Jedrske ure niso povezane z jedrsko cepitvijo ali zlivanjem, temveč ime izhaja iz načina merjenja časa. Klasične atomske ure spremljajo prehode elektronov med različnimi energijskimi stanji v elektronski ovojnici atomov. Novi uri pa merita prehode protonov in nevtronov med energijskimi stanji znotraj atomskega jedra. Ker je jedro precej manjše od elektronske ovojnice, bi lahko takšno merjenje omogočilo še večjo natančnost.
Tehnologijo še izpopolnjujejo
»Izdelava jedrske ure je bila nekaj, o čemer so fiziki sanjali skoraj 50 let. V moji skupini si za ta cilj prizadevamo od leta 2008,« je povedal Thorsten Schumm s TU Wien, ki je sodeloval pri razvoju dunajske ure.
Raziskovalci poudarjajo, da jedrske ure za zdaj še ne presegajo najboljših klasičnih atomskih ur. »Naša jedrska ura je še daleč od ciljne zmogljivosti,« je dejal Schumm. Hkrati vidi možnost za hitro izboljšanje, saj imata obe skupini različne prednosti: »Dunajska ura ima nekoliko boljše kristale torija – z večjo koncentracijo in boljšimi optičnimi lastnostmi – medtem ko ima pekinška skupina močnejši laser. Če te komponente združimo, lahko že izdelamo bistveno boljšo uro.«
Sekunda odstopanja v milijardah let
Najboljše atomske ure lahko v milijardah let izgubijo ali pridobijo le približno eno sekundo, njihova natančnost pa je pomembna za satelitske navigacijske sisteme ter internetne, mobilne in optične komunikacije. Raziskovalci menijo, da bi lahko izpopolnjene jedrske ure te naloge opravljale še bolje, obenem pa bi lahko bile manjše in manj občutljive.
Nova tehnologija ima tudi raziskovalni potencial. Dunajska skupina je svojo uro že uporabila pri natančnem fizikalnem poskusu, v katerem je iskala sledi temne snovi. Te niso zaznali, vendar je jedrska ura pri poskusu dosegla raven najboljših atomskih ur.
