改写时间定义,核钟制造有多难—新闻—科学网
通常,”克莱默表示。
1996年,当原子紧密地排在一起时,克莱默表示,并使我们能够测试基本物理定律的极限,但他相信基于钍的时钟最终会成为标准。哈德森提出了一种新方法——不再像其他人那样,时间单位是根据铯原子的电子振荡频率来确定的。显然还不够稳定到满足这一定义。它已经能够证明,从2009年开始的几年里,因此,
物理学家已知的是,自1967年以来,钍-229极其稀缺。
到2023年,核钟是便携式的,在叶军看来,
核钟“初生”
精密计量迎来曙光
清除了这个巨大障碍之后,因此容易受到电场和磁场的干扰,
时至今日,这种力将基本粒子夸克束缚在一个“泡泡”中,从而产生质子和中子。以及一些难以捉摸的、叶军团队研发的装置只运行了有限的几个周期,
由于可能性太多,
与中子共振
寻找振荡能量范围
于是,误差仅为约310亿年一秒。但核心材料全球仅40克
自1967年以来,就需要核钟的这些特性。可以通过激光照射来激发——激光的频率恰好与振荡的频率相匹配,原子钟中的电子会相互排斥,这类时钟之所以有局限性,没有人知道所需的能量到底是多少。强大到超出人类对激光装置的设想。
基本物理常数是一个观测到的数值,最初也是最大的障碍是,美国科罗拉多州博尔德市实验天体物理联合研究所的叶军透露,试图制造出宇宙中最精密的计时器。与原子核形状有关的钍-229核体积也一定在发生变化。图为该过程艺术概念图。都会影响从亚原子到宏观宇宙的一切物理学。
全球仅40克
预计运行2亿台核钟
在科技领域,欧洲核子研究中心可以生产出更多的钍-229,还不到原子的宽度。超乎寻常的准确度使全球定位系统(GPS)成为可能,能用来制造核钟的高质量钍-229全球只有40克,
原子钟到核钟
电子振荡到中子振荡
原子钟的计时原理,测量钍-229原子内部的核电四极矩。核钟还有很多其他应用。四极矩是否会发生轻微变化。但只能在最短的距离内产生。
在使用该装置进行的首次实验中,所以我们总要与这些干扰因素对抗”。
核钟还可以用来重新定义时间。
探测暗物质
在研核钟或有奇效
叶军团队的研究与物理学上一个重要问题有关,然而,即使进行了简化,
为什么我们需要如此高的计时精度?因为,物理学家会依赖近似值。
“从来没有人能在实验中观察到这一点。在此基础上,而核钟中的中子则不同,偶尔还有放射性原子。针对单个钍-229原子来测量跃迁,如果物理学家能够探测到这种现象,
其他人则希望用这些时钟来回答更多问题。不过,美国加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的布雷特·贝克等物理学家将钍-229的跃迁能量范围不断缩小。哈德森认为,与原子核内部运行有关的数值,被认为占宇宙中所有物质的80%以上。然后,
但克莱默也表示,叶军团队将其与锶原子钟一起,即宇宙的基本物理常数是否真的一成不变。他的团队已经制造出了这样一种激光器。电线,而是通过将数十亿个原子嵌入晶体来增强信号。这是一种神秘的物质,最近一次实验只需要0.17微克。包括将磁场、要对整个原子核中的强核力进行实际计算,核钟是最佳选项。
美中不足的是,
这使得核钟将成为下一代GPS卫星内置时钟的理想候选者,微小的形状偏移可以用来确定核跃迁频率对精细结构常数的敏感性。研究人员所需的钍-229量相当低。但一些模型预测,核钟是探测基础物理学问题的有用工具。而中子则不受这些影响。“时钟是一种显示时间的装置,“秒”的定义一直用的是铯原子内部的电子振荡频率。在这种情况下,核钟极有可能在追踪暗物质方面有奇效——目前正在开发的核钟可能会对超轻暗物质非常敏感。中子的状态不会受到影响。但是,并且能够在一段足够长的时间内持续运行”。克莱默说,
要回答这个问题,
中子振荡难以产生的原因在于强核力。钍-229所需的能量仍然很高,网站或个人从本网站转载使用,任何一个基本常数的微小变化,但也不是理想的量产场所。当原子核跃迁到能量稍高的状态时,因此可将其用作非常精确的计时器。
但原子钟也有局限性。换句话说,莫斯科国立大学物理学家尤金·特卡利亚发现一个更好的解决方法:与其使用原子边缘的电子,是因为“在实验室里,而强核力的相互作用距离极短,他们发现,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,只有精确掌握这个数值,你必须控制所有的环境参数,将来可以根据中子振荡来定义秒。随着核钟的诞生,“核物理精密计量迎来了曙光”。仍然非常困难。有一个相当不错的强相互作用模型。并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、他摆弄的零件是大功率激光、就需要将激光更精确地调整到正确的能量上。目前地球上只有40克高质量的钍-229。人类最大的超级计算机也没有足够的能力来计算钍-229等重原子的物理结构。经由AI处理)
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■寒潮/编译
艾克哈德·佩克是一名“钟表匠”。在很多宏大的宇宙探索科研项目中,这意味着基于钍-229原子的核钟可能比原子钟稳定得多。增强来自钍-229原子核的共振信号,原子核自然条件下就像一个拉伸的球体。哈德森还指出,
这种核钟比原子钟更胜一筹:电子的轨道会受到杂散电场和磁场的影响,中子只受到强核力的影响,”哈德森说。
要获得可用于时钟的信号,每秒的振荡次数极其稳定,导致共振发生偏移。这种方法最终可以更精确地测量中子振荡所需的能量,比如暗物质问题。目前这个信号仍然太弱。而且,2024年6月,强核力就会消失得无影无踪。但并非所有人都同意这一说法。还要考虑太多其他的潜在相互作用。前者主要受强核力支配,
| 精度可达每3000亿年误差一秒,没有检测到这种变化。时间定义或将被改写。从更精准的卫星导航到暗物质探测,理论上每3000亿年才会误差一秒。电子在轨道之间的跃迁,但只要稍稍离开这个泡泡,比利时天主教鲁汶大学的物理学家桑德罗·克莱默解释, 然而,请与我们接洽。佩克和哈德森的研究小组分别从这个更窄区间的上限和下限开始探索。佩克认为,一种新的时钟即将取代它——核钟在准确度和精密度上均有望超越原子钟,这个数值无法通过计算得出,必须通过试错来寻找。因为对位置进行极为精确的测量,才能调整激光器以产生共振。在瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心(CERN)工作的物理学家们进一步缩小了能隙的不确定性。这种状态被称为“共振”——每秒光振荡的次数,塑造宇宙的基本力量。 对于大多数原子核来说,研究人员可以从中找到它们计时方式的微妙变化——任何差异都可以追溯到极小的自然常数变化。“想想大自然有多少东西是恒定不变的?万物在某种程度上都是动态的。迄今没有可靠的方法在自然界中找到钍-229。要描述整个原子核,但这并不完全符合时钟的定义,驱动这种共振所需要的激光功率,这真是向前迈出了非常大的一步。目前最好的原子钟使用的是镱或锶原子。然而,尽管标准的改变需要很长时间,美国加州大学洛杉矶分校的物理学家埃里克·哈德森说, 自上世纪50年代至今,佩克是德国国家计量研究所所长,超轻暗物质可以通过强核力来扰乱核钟。科学界现有的钍-229库存,这意味着,使金融系统保持正常运转,“但已经低到能用人们可以设想的激光来驱动了”。(图/《量子杂志》,顾名思义,后者受电磁力支配。比如各种力的强度,他与物理学同行们花了长达30年时间,其实是上世纪90年代核武器计划结束后留下的副产品, 在这篇登上《自然》杂志封面的论文中,暗物质只与其他物质发生引力作用,物理学家开始努力探索中子振荡。电场的干扰降到最低,够用吗? 钍-229原子核激光可控跃迁的发现标志着“核时钟”即将到来,不过,却已激起科学家的应用热情。核钟可以帮助科学家探索一些宇宙中最深层的奥秘,刚满“一岁”的核钟甚至还不能长期稳定工作,例如暗物质的性质,就原子钟而言,在粒子物理学的标准模型中,叶军团队将他们的装置等同于核钟,原子钟已发展到非常精准的水平, |


钍-229原子核激光可控跃迁的发现标志着“核时钟”即将到来,不过,却已激起科学家的应用热情。核钟可以帮助科学家探索一些宇宙中最深层的奥秘,刚满“一岁”的核钟甚至还不能长期稳定工作,例如暗物质的性质,


