Созданы первые ядерные часы — они могут помочь в поисках темной материи

А могут и не помочь — пока сложно сказать что-то определенное.

Группа исследователей Венского технического университета отчиталась о создании первых в мире ядерных часов. В отличие от атомных часов, ход времени здесь задают не электроны, а колебания ядер атомов.

Современные атомные часы работают за счет электронов, переходящих между определенными энергетическими уровнями при воздействии лазера нужной частоты. Ядерные часы устроены похожим образом, но вместо электронов используют энергетические переходы атомного ядра.

Главная проблема заключалась в том, что большинство атомных ядер невозможно возбудить обычными лазерами: для этого нужна слишком высокая энергия. Исключением оказался радиоактивный торий, ядро которого можно перевести в нужное состояние сравнительно малой энергией.

Лазер в этой системе выполняет роль «тикающего» механизма и переключается между двумя частотами — чуть выше и чуть ниже известной ядерной частоты тория. Если торий поглощает оба сигнала одинаково, значит, настройка верна. Если поглощение отличается, то часы корректируют частоту лазера.

Пока прототип уступает лучшим атомным часам: его стабильность соответствует потере десятков секунд за миллиард лет. Но исследователи считают, что в обозримом будущем точность ядерных часов удастся значительно улучшить.

Теоретически ядерные часы должны быть гораздо точнее атомных: возможно, речь идет об «убегании» на уровне секунд за сотни миллиардов лет. Такая точность особенно важна для экспериментов, где физики ищут признаки пока неизвестных явлений.

Ученые уже использовали высокие энергии ядерного перехода тория для ограничения параметров частиц темной материи. Если темная материя представляет собой силу, похожую на электромагнитную, то она должна слегка менять энергетические переходы в обычной материи, включая торий. В таком случае рабочая частота часов была бы заметно иной.