Πυρηνικά ρολόγια, νέο ρεκόρ στον χρόνο

Πυρηνικά ρολόγια, νέο ρεκόρ στον χρόνο

Μια νέα γενιά ρολογιών που θα προσφέρει… κοσμογονική ακρίβεια στις δραστηριότητές μας προτείνουν ερευνητές από την Αυστραλία. Το «μέτρο» τους θα δίνεται από την κίνηση των νετρονίων γύρω από τον πυρήνα και θα «χάνουν» μόλις 1/20 του δευτερολέπτου κάθε 14 δισ. χρόνια – αυτό σημαίνει ότι δεν θα πήγαιναν πίσω ούτε ένα δευτερόλεπτο ακόμη και αν τα θέταμε σε λειτουργία στις απαρχές του Σύμπαντος, τη στιγμή της Μεγάλης Εκρηξης.
Η εντυπωσιακή επίδοση – 100 φορές πιο ακριβής από αυτή του ακριβέστερου ατομικού ρολογιού που διαθέτουμε σήμερα – θα προσφέρει ένα σημαντικό εργαλείο για τις επιστημονικές έρευνες.

The clock was first introduced in 1947 by scientists concerned that the world was spiraling toward nuclear disaster.

Ακρίβεια 19 δεκαδικών ψηφίων

Στη μελέτη τους, η οποία θα δημοσιευθεί στην επιστημονική επιθεώρηση «Physical Review Letters», οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας στην Αυστραλία αναφέρουν ότι η μέθοδος που προτείνουν προσφέρει ωρολογιακή ακρίβεια 19 δεκαδικών ψηφίων – πρωτοφανή για τα σημερινά δεδομένα.
«Τα ατομικά ρολόγια χρησιμοποιούν ως εκκρεμές την τροχιά των ηλεκτρονίων του ατόμου. Εμείς όμως δείξαμε ότι χρησιμοποιώντας λέιζερ για να προσανατολίσουμε τα ηλεκτρόνια με έναν συγκεκριμένο τρόπο μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ως εκκρεμές την τροχιά ενός νετρονίου γυρω από τον πυρήνα δημιουργώντας ένα, ας το πούμε, πυρηνικό ρολόι με απαράμιλλη ακρίβεια» εξήγησε ο Βίκτορ Φλαμπάουμ, επικεφαλής της μελέτης.
Τα «ελεύθερα» νετρόνια (τα οποία είναι αυτά που προσδιορίζουν τα ισότοπα ενός στοιχείου) είναι στενά συνδεδεμένα με τον πυρήνα. Ως αποτέλεσμα η περίοδος της ταλάντωσής τους, αντίθετα από αυτή των ηλεκτροίνων που έχουν πιο «χαλαρή» σχέση με τον πυρήνα, παραμένει σχεδόν ανεπηρέαστη από εξωτερικούς παράγοντες.

Partial energy-level diagram of the 5F5=2 electronic
ground levels within the nuclear ground and isomer manifold
of 229Th3+. The nuclear ground state hyper ne structure is
taken from Ref.[17], whereas the isomer hyper ne splittings
are estimates.

«Συντριβή» του σημερινού ρεκόρ

Το ακριβέστερο ατομικό ρολόι που έχει αναπτυχθεί ως σήμερα είναι ένα ρολόι ιόντων του Εθνικού Ινστιτούτου Μέτρων και Τεχνολογίας των Ηνωμένων Πολιτειών: αν λειτουργούσε από τη στιγμή της Μεγάλης Εκρηξης, θα είχε χάσει ως σήμερα 4 δευτερόλεπτα. Το ρεκόρ θεωρείτο ως τώρα εντυπωσιακό, όμως η νέα γενιά των «πυρηνικών» ρολογιών αναμένεται κυριολεκτικά να το συντρίψει.
Η επιδίωξη της υπεροχής στις επιδόσεις δεν αποτελεί ζήτημα γοήτρου. Η ακρίβεια των ατομικών ρολογιών εξασφαλίζει την εύρυθμη λειτουργία δεκάδων εφαρμογών, τόσο στην καθημερινότητά μας (όπως π.χ. τα συστήματα των δορυφόρων και των GPS ή η ταχεία μεταφορά δεδομένων) όσο και στον τομέα των επιστημονικών ερευνών (όπως π.χ. οι αντιδραστήρες ή οι επιταχυντές σωματιδίων).
«Καθώς αυτά τα ρολόγια προσκρούουν σήμερα σε σημαντικούς περιορισμούς ως προς την ακρίβειά τους χρειαζόμαστε ένα σύστημα νέας γενιάς για να εξερευνήσουμε τα πεδία της απώτατης ακρίβειας στις μετρήσεις και εφαρμογών που τα ατομικά ρολόγια δεν μπορούν να φθάσουν» υπογράμμισε ο κ. Φλαμπάουμ.

Πηγή: Το Βήμα
 http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1110/1110.2490v1.pdf
 http://www.newscientist.com/article/mg21228374.500-nuclear-clock-could-steal-atomic-clocks-crown.html