W laboratorium Uniwersytetu Wiedeńskiego fizycy stworzyli prototyp zegara jądrowego, który po raz pierwszy potrafi samodzielnie utrzymywać stabilność. Urządzenie wykorzystuje przejścia w jądrze atomu toru-229 i według wstępnych szacunków może przewyższyć dokładność najlepszych zegarów atomowych.
Zegary atomowe opierają się na drganiach elektronów, wrażliwych na pola zewnętrzne i temperaturę. Zegary jądrowe natomiast działają na przejściach wewnątrz jądra, gdzie cząstki są chronione przed większością oddziaływań zewnętrznych. To czyni je potencjalnie tysiąc razy dokładniejszymi.
Główną innowacją jest mechanizm samostabilizacji. Naukowcy wbudowali sprzężenie zwrotne, które automatycznie koryguje laser wzbudzający jądro, jeśli częstotliwość zaczyna „uciekać”. Wyobraźcie sobie wahadło, które samo dokręca sprężynę, aby się nie rozregulowywało: właśnie tak działa nowy system.
Taka stabilność otwiera drogę do nowych technologii. Dokładniejsze zegary usprawnią nawigację, synchronizację sieci i poszukiwanie fal grawitacyjnych. Pomogą weryfikować fundamentalne stałe przyrody i szukać śladów nowej fizyki poza Modelem Standardowym.
Na razie prototyp działa w warunkach laboratoryjnych, ale już za kilka lat oczekiwane jest przeniesienie technologii na kompaktowe chipy. Wtedy zegary jądrowe będą mogły pojawić się w satelitach, okrętach podwodnych, a nawet w codziennych urządzeniach, w których wymagana jest najwyższa dokładność czasu.
Odkrycie w Wiedniu pokazuje, jak kwantowe właściwości jądra przekształcają się z teoretycznego pomysłu w działające urządzenie. Następny krok to weryfikacja rekordowej dokładności w rzeczywistych warunkach i poszukiwanie innych jąder nadających się do zegara.
