소형 및 휴대형 핵시계 실현을 향해

과학자들은 원자시계를 사용하여 가장 작은 표준 시간 단위인 '초'를 매우 정확하게 측정합니다. 이 시계는 오래된 할아버지 시계에서 진자가 작동하는 방식과 유사하게 원자 내 전자의 자연 진동을 사용합니다. 더욱 정확한 시간 측정 장치에 대한 탐구는 시간을 유지하기 위해 전자 대신 원자핵의 전이를 사용하는 핵시계의 발견으로 이어졌습니다.

초정밀 핵 광학 시계 개발의 떠오르는 경쟁자는 핵이 처음으로 흥분된 상태입니다. 229동위원소. 반감기가 10으로 길다3 초 및 수 전자 볼트의 낮은 여기 에너지는 VUV 레이저에 의한 여기에 이상적이며 핵 시계에 대한 정확한 기준 전환을 제공합니다. 게다가 핵시계는 소형 고체 계측 장치와 기초 물리학 연구에도 사용될 수 있습니다. 잠재적인 적용 가능성을 탐색하기 위해 229이 이성질체는 이성질체 에너지, 반감기, 여기 및 붕괴의 역학과 같은 기본 특성을 자세히 이해하는 것이 중요합니다.

이러한 방향으로 일하면서 일본 오카야마 대학의 히라키 다카히로 조교수와 요시미 아키히로, 요시무라 코지를 포함한 그의 팀은 인구를 효과적으로 평가하기 위한 실험 장치를 개발했습니다. 229이성질체 상태를 확인하고 방사성 붕괴를 감지합니다. 2024년 7월 16일 Nature Communications에 발표된 최근 연구에서 그들은 다음을 합성했습니다. 229Th 도핑된 VUV 투명 CaF2 크리스탈을 제어하는 ​​능력을 보여주었습니다. 229X선을 이용한 이성질체 상태 모집단. "우리 그룹은 원자와 레이저를 이용한 기초물리학을 연구하고 있습니다. 229즉, 핵의 여기(excitation) 및 해제(de-excitation) 상태를 제어하는 ​​것이 필요하다. 이번 연구를 통해 우리는 엑스레이를 이용해 핵 상태를 제어하는 ​​데 성공해 핵 시계 제작에 한 발 더 다가섰다”고 히라키 조교수는 연구 동기를 설명했습니다.

방사성 붕괴(탈여기)를 조사하기 위해 팀은 바닥 상태에서 여기를 생성했습니다. 229공명 X선 빔을 사용하여 두 번째 여기 상태를 통해 핵을 이성질체 상태로 만듭니다. 그들은 도핑된 것을 발견했습니다 229핵은 VUV 광자의 방출과 함께 바닥 상태로 다시 복사 붕괴를 겪었습니다.

주요 발견 중 하나는 X-선 빔 조사에 노출되었을 때 이성질체 상태가 급속히 붕괴되고 "X-선 담금질" 효과가 발생하여 필요에 따라 이성질체의 인구가 감소한다는 것입니다. 연구원들은 이러한 제어된 담금질이 휴대용 중력 센서 및 고정밀 GPS 시스템과 같은 다른 잠재적 응용 분야와 함께 핵 시계 개발을 발전시킬 수 있다고 믿습니다.

히라키 조교수는 핵광학시계의 잠재력을 강조하며 “개발 중인 핵시계가 완성되면 이전에는 변하지 않을 것이라고 믿었던 ‘물리상수’, 특히 미세구조상수가 변할 수 있는지 테스트할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 시간이 지남에 따라 물리 상수의 시간 변화가 관찰되면 우주의 가장 큰 신비 중 하나인 암흑 에너지가 해명될 수 있습니다."


출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/09/240913105307.htm

댓글 없음

아름다운 덧글로 인터넷문화를 선도해 주세요