19
Календарь конференций
  • 20 – 23 ноября

    IV Национальный конгресс по регенеративной медицине

  • 21 – 24 ноября

    XIV Международная научно-практическая конференция «Современные информационные технологии и ИТ-образование»

  • 21 – 22 ноября

    Международная научная конференция Хачатуровские чтения - 2019 «Устойчивое развитие и новые модели экономики"

  • 22 ноября

    Круглый стол «Ближневосточная конфликтная зона: современное состояние и перспективы прогнозирования»

  • 26 – 29 ноября

    Совместная Международная научно-практическая конференция «Права и обязанности гражданина и публичной власти: поиск баланса интересов»

  • 27 ноября

    Международная конференция «Цифровые вызовы для мировой экономики: Евразийская перспектива плюс»

  • 4 – 7 декабря

    XLV Международная конференция Общества по изучению культуры США "Иммиграция и американская культура - Immigration and American Culture"

  • 5 декабря

    IX Международная научно-практическая конференция НАММИ «Актуальные проблемы медиаисследований» – 2019»

  • 6 декабря

    Всероссийский постоянно действующий научно-практический семинар молодых ученых «Актуальные проблемы информационного права»

  • 16 – 30 декабря

    Отборочный этап Московской открытой олимпиады школьников по геологии 2019-2020 года

Все конференции
12/04/18

Управление ядерными переходами позволит сделать часы в десятки раз точнее атомных

В новой статье российский ученый из Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ теоретически обосновал, что темпом перехода ядра тория-229 из основного состояния в возбужденное можно управлять в зависимости от внешних условий. Оказалось, что частоту переходов можно как ускорять, так и замедлять в десятки раз. Это позволит создавать часы в десятки раз более точные, чем самые лучшие современные атомные. Исследование сотрудника МГУ опубликовано в журнале Physical Review Letters.

На данный момент самыми точными часами являются атомные, в которых время отсчитывают благодаря переходам электронов между энергетическими уровнями. Относительно недавно учёные предложили перейти от электронных переходов к ядерным, что может существенно повысить точность часов, так как частота таких переходов намного выше. Однако в абсолютном большинстве случаев эта частота и соответствующая ей энергия слишком велики для практического применения. На данный момент считается, что наиболее подходящий кандидат для таких часов — ядро тория-229, так как оно обладает уникальным достаточно низкоэнергетическим переходом, при котором излучается фотон ультрафиолетового диапазона.

Сложность работы с ядрами обусловлена явлением внутренней конверсии, из-за которого высвобождающаяся при ядерном переходе энергия передается одному из электронов, а не выходит в виде фотона. В изолированном атоме тория-229 вероятность получения энергии электроном в миллиард раз выше, чем её передача фотону. Однако если поместить атом в кристалл с большой шириной запрещенной зоны, то ситуация меняется.

«Моя идея состоит в том, что в кристалле электронная оболочка может полностью перестроиться, из-за чего можно наблюдать ядерное излучение без конверсии, которая оказывается запрещена», — пояснил автор работы Евгений Ткаля из НИИЯФ МГУ.

В новой работе Ткаля теоретически рассмотрел переходы включенного в кристалл ядра тория-229 при окружении всей системы изолятором, тонкой диэлектрической пленкой или металлической поверхностью. Автор пришел к выводу, что спонтанной эмиссией можно управлять, если поместить ядро внутрь таких тел. Это явление хорошо известно для оптических переходов электронов и называется эффектом Парселла. Анализ показал, что оболочка в зависимости от свойств и размера позволит изменить темп перехода в десятки раз, вплоть до 50. В контексте часов уменьшение особенно интересно, так как одновременно с ним также становится у́же сама линия излучения, что позволяет более точно отсчитывать время.

«Это примерно на порядок позволит увеличить точность относительно теоретических часов, сделанных на тории, но без учета данного эффекта, — рассказал ученый. — С помощью таких дополнительных физических явлений можно добиться относительной точности выше 10-20».

Основной проблемой, препятствующей созданию прототипа ядерных часов, является неточное знание энергии данного перехода. В данный момент погрешность измерений этой величины составляет десятые доли электрон-вольта (эВ), а для осуществления эффективной накачки ядер внешним излучением необходимо уменьшить неточность до уровня ширины линии возбуждающего лазера, которая составляет около 10-5 эВ.

Также учёный поделился последними результатами проведенных группой экспериментаторов в МИФИ опытов, в которых удалось пронаблюдать возможность контролировать вероятность излучения. Таким образом, полученные в данной работе теоретические результаты уже получили подтверждение в эксперименте.

Рассказать об открытии можно, заполнив следующую форму.