Warto tutaj jednak wspomnieć, że najbardziej precyzyjne zegary atomowe wykorzystywane przez naukowców na całym świecie mają już wprost fenomenalną dokładność. Mowa oczywiście o zegarach atomowych mierzących czas na podstawie przejść między dwoma stanami elektronowymi atomu. Obecnie wykorzystywane zegary tego typu śledzą czas z dokładnością sprawiającą, że zegar nie traci i nie zyskuje całej sekundy na przestrzeni 30 miliardów lat. Zważając na to, że cały wszechświat ma zaledwie, 13,6 miliarda lat, to wydaje się to precyzja aż nadto wystarczająca.
W najnowszym artykule naukowym opublikowanym 24 maja w periodyku naukowym Nature fizycy z instytutu ISOLDE w CERN opisali kolejny krok na drodze do poprawy precyzji zegarów atomowych. Tym razem zegar miałby opierać swoje pomiary na okresowych przejściach między dwoma stanami jądra atomowego toru-229.
Czytaj także: Na świecie jest tylko sześć takich urządzeń. Teraz będą lepsze dzięki Komisji Europejskiej
Wzrost precyzji takiego zegara miałby bazować na zupełnie innej wielkości jądra atomowego względem całego atomu. Osiągana przez niego precyzja mogłaby pozwolić na rozpoczęcie poszukiwań zupełnie nowych zjawisk fizycznych wykraczających poza obecnie przyjęty do opisu świata rzeczywistego na poziomie subatomowym Model Standardowy. W artykule naukowcy wspominają nawet o poszukiwaniach fluktuacji wartości fundamentalnych stałych natury, czy też ulotnej wciąż ciemnej materii, która stanowi znaczącą część całej materii we wszechświecie.
Zegar atomowy oparty o jądro atomowe toru-229
Należy tu jednak wspomnieć, że ideę budowy zegara atomowego opartego o jądro atomowe toru-229 po raz pierwszy przedstawiono już dwie dekady temu. Jej autorami byli fizycy Ekkehard Peik oraz Christian Tamm. Od tego czasu fizycy na całym świecie starają się zaobserwować przejście między stanem podstawowym a stanem o wyższej energii w jądrze atomu tego konkretnego pierwiastka. Aby tego dokonać, niezbędne było wykonanie pomiarów energii jądra atomowego w stanie o wyższej energii (tzw. izomeru). Problem jednak w tym, że przez wiele lat nie udawało się zaobserwować światła emitowanego podczas przejścia z izomeru z powrotem to stanu podstawowego.
Tak przynajmniej było do teraz. Wykorzystując metody spektroskopii próżniowo-ultrafioletowej badacze po raz pierwszy zaobserwowali fotony odpowiadające energii izomery rzędu 8,338 eV. Jest to wartość siedmiokrotnie bardziej precyzyjna od jakichkolwiek wcześniejszych najdokładniejszych pomiarów.
Instytut ISOLDE jest jednym z zaledwie dwóch miejsc na świecie, w których można wyprodukować specjalne izotopy aktynu-229, które rozpadają się na tor-229. Dopracowując tę technikę badacze mogli wytworzyć odpowiedni zapas jąder atomowych toru-229, które pozwalają na obserwację rozpadu radioaktywnego.
Teraz naukowcy muszą skupić się na budowie laserów, które będą w stanie prowokować okresowe przemiany między stanami energetycznymi jądra toru-229 zamkniętych w układach póprzewodnikowych takich jak kryształy fluorku magnezu. Dopiero bowiem, gdy do pracy wkroczą lasery, najbardziej precyzyjny zegar atomowy w historii zacznie tykać, a my będziemy mogli się w niego wsłuchać.
