Физики собрали рабочие ядерные часы

13.10.2026, 10:35 rus.baq.kz

Физики из Венского технического университета построили часы, которые отсчитывают время по колебаниям атомного ядра

тория-229

. По словам авторов, это первая система, в которой лазер подстраивается под ядро сам, без внешнего эталона. Часы проработали без вмешательства людей целые сутки. Статья вышла в журнале

Nature

.

Чем ядро лучше атома

Самые точные часы в мире сегодня атомные. Уже 70 лет они отсчитывают время по переходам электронов в атомах. На них держатся GPS, связь и мировое время.

Еще в 2003 году физики Экхард Пайк и Кристиан Тамм предложили идти глубже, в само ядро атома. У ядра

тория-229

есть редкая особенность. Его можно возбудить обычным лазером, а не мощными ускорителями, как другие ядра.

Ядерные часы, как считают ученые,

будут меньше зависеть от внешних помех

, чем атомные. А еще они намного чувствительнее к самым тонким эффектам в физике.

Как устроены часы

Ядра

тория-229

спрятаны в кристалле фторида кальция размером всего несколько миллиметров. Работает он при комнатной температуре, без сложного охлаждения.

Кристалл освещают лазером с длиной волны

148 нанометров

, это вакуумный ультрафиолет. Когда частота лазера точно совпадает с частотой ядра, кристалл поглощает часть света. По этому сигналу система каждый раз подправляет лазер и держит его в такт с ядром. Ядро

«тикает»

с частотой около двух квадриллионов колебаний в секунду.

Чтобы проверить точность, физики сравнивали свои часы с атомными часами на ионе иттербия в Федеральном ведомстве метрологии Австрии. Сигнал передавали по оптоволокну.

Пока не рекордсмен

Сами авторы честно пишут, что их часы

пока уступают

лучшим атомным. За сутки работы их стабильность приблизилась к уровню

10⁻¹⁵

. Но от запуска к запуску результат немного плавал. Ученые выяснили, что дело в кристалле. Лазер каждый раз проходит через чуть разные его участки, а свойства кристалла в разных местах слегка отличаются.

Авторы считают, что точность можно улучшить на несколько порядков. Для этого нужны более мощные лазеры, длинные и однородные кристаллы. Тогда ядерные часы смогут сравняться с лучшими атомными и при этом остаться компактными.

Охота на темную материю

Уже сейчас новые часы пригодились для поиска темной материи. Некоторые теории предполагают, что она состоит из сверхлегких частиц, которые могут едва заметно

«раскачивать»

фундаментальные физические постоянные. Ядро

тория-229

особенно чувствительно к таким колебаниям.

Почти сутки, 2 и 3 апреля 2026 года, ученые искали такие колебания. Ничего не нашли, но этот результат тоже важен. Он сузил круг возможных вариантов. По влиянию на сильное взаимодействие и массы кварков новые часы заглянули в 10–1000 раз глубже, чем прежние эксперименты с атомными часами.

Идею ядерных часов физики обсуждали больше 20 лет. Сначала искали нужный переход в ядре тория, потом учились возбуждать его лазером, а теперь получили работающее устройство. До рекордов атомных часов пока далеко, но ядерные часы уже вышли из стадии теории. Если прогнозы авторов сбудутся, в будущем появятся компактные часы размером с кристалл, которые будут не хуже лучших атомных, а заодно помогут разгадать одну из главных загадок физики, из чего состоит темная материя.