Trong phòng thí nghiệm của Đại học Viên, các nhà vật lý đã tạo ra một nguyên mẫu đồng hồ hạt nhân, lần đầu tiên có khả năng tự duy trì độ ổn định. Thiết bị sử dụng các chuyển dịch trong hạt nhân nguyên tử thori-229 và theo những đánh giá sơ bộ, có thể vượt qua độ chính xác của những đồng hồ nguyên tử tốt nhất.
Đồng hồ nguyên tử dựa trên dao động của các electron, vốn nhạy cảm với trường ngoài và nhiệt độ. Ngược lại, đồng hồ hạt nhân hoạt động với các chuyển dịch bên trong hạt nhân, nơi các hạt được bảo vệ khỏi phần lớn tác động bên ngoài. Điều này khiến chúng có khả năng chính xác hơn gấp một nghìn lần.
Đổi mới chính là cơ chế tự ổn định. Các nhà khoa học đã tích hợp một vòng phản hồi tự động điều chỉnh laser kích thích hạt nhân nếu tần số bắt đầu “trôi”. Hãy hình dung một con lắc tự vặn lò xo để không bị lệch: hệ thống mới hoạt động đúng như vậy.
Sự ổn định như vậy mở ra con đường dẫn tới những công nghệ mới. Những đồng hồ chính xác hơn sẽ cải thiện định vị, đồng bộ hóa mạng lưới và việc tìm kiếm sóng hấp dẫn. Chúng sẽ giúp kiểm tra các hằng số cơ bản của tự nhiên và tìm kiếm dấu hiệu của nền vật lý mới nằm ngoài Mô hình Chuẩn.
Hiện nguyên mẫu vẫn hoạt động trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhưng chỉ vài năm nữa, công nghệ này dự kiến sẽ được chuyển sang các chip nhỏ gọn. Khi đó, đồng hồ hạt nhân có thể xuất hiện trên vệ tinh, tàu ngầm và thậm chí trong những thiết bị hằng ngày, nơi đòi hỏi độ chính xác thời gian tối đa.
Phát hiện ở Viên cho thấy các tính chất lượng tử của hạt nhân đang biến từ một ý tưởng lý thuyết thành một thiết bị hoạt động được. Bước tiếp theo là kiểm chứng độ chính xác kỷ lục trong điều kiện thực tế và tìm kiếm những hạt nhân khác phù hợp cho đồng hồ.
