Китайские ядерные часы на тории-229 оказались в 6 раз стабильнее венских

Китайские физики создали ядерные часы на тории-229, которые в первых тестах оказались примерно в шесть раз стабильнее аналогичного устройства венской группы. Оба прибора — первые в мире работающие ядерные часы — описаны в свежих статьях журнала Nature. Команда Университета Цинхуа под руководством Дин Шицяня показала, что их система уверенно опережает конкурента из TU Wien по кратковременной стабильности частоты.

Ядро тория-229 в кристалле фторида кальция отсчитывает время не по электронным переходам, как обычные атомные часы, а по переходу внутри самого ядра. Китайский кристалл размером меньше рисового зерна содержит около квадриллиона ядер тория. Несмотря на то что в венском образце тория примерно в 200 раз больше, более мощный ультрафиолетовый лазер команды Цинхуа (генерируемый в парах кадмия при 600 °C) обеспечил лучшее отношение сигнала к шуму. Два независимо выращенных китайских кристалла дали совпадающие сигналы с расхождением около трёх частей на десять триллионов.

Пока ядерные часы всё ещё уступают лучшим оптическим атомным. Венский прибор набирает или теряет секунду примерно за 3 миллиона лет, китайский — за 19 миллионов. Для сравнения, топовые атомные часы ошибаются на секунду за десятки миллиардов лет. Ядерный переход меньше подвержен внешним электрическим и магнитным полям, поэтому в перспективе такие часы могут превзойти нынешние стандарты и стать инструментом поиска тёмной материи и проверки постоянства фундаментальных констант.

Исследователи отмечают, что объединение сильных сторон обеих установок — более плотных кристаллов и мощного лазера — позволит заметно поднять стабильность. Торий-229 остаётся крайне редким, поэтому главные ограничения пока связаны с материалами и мощностью источников ультрафиолета.