Նախընտրելի
Ճապոնացի ֆիզիկոսները մշակել են իտերբիումի հազվագյուտ հողային տարրի վրա հիմնված գերճշգրիտ ատոմային ժամացույց, որը կարող է օգնել ստուգել ֆիզիկայի ստանդարտ մոդելի սահմանները եւ նույնիսկ որոնել մութ նյութը։
Աշխատանքը հրապարակվել է Nature Photonics ամսագրում եւ հիմք է հանդիսանում նոր փորձերի համար, որոնք կարող են առաջ մղել մեր ըմբռնումը հիմնարար ֆիզիկայի եւ մութ նյութի բնույթի վերաբերյալ։
Նախագիծը ղեկավարել է Կիոտոյի համալսարանի Գիտությունների բարձրագույն դպրոցի դոկտոր Տայկի Իսիյաման։ Հետազոտողներն օգտագործել են ատոմների հազվագյուտ ուղեծրային անցումը, որը երկար ժամանակ համարվում էր խոստումնալից, բայց չափազանց դժվար էր ճշգրիտ չափելու համար։
Ատոմային ժամացույցը չափում է ժամանակը ատոմի երկու էներգետիկ մակարդակների միջեւ էլեկտրոնների անցումներով՝ ավանդաբար օգտագործելով ցեզիում-133: Այդ անցումները տեղի են ունենում չափազանց կայուն հաճախականություններում, ինչը դրանք դարձնում է աշխարհի ամենաճշգրիտ ժամացույցը։ Նոր ժամացույցում ատոմները պահվում են լազերային ճառագայթների հատման միջոցով ձեւավորված օպտիկական ցանցի մեջ, որը թույլ է տալիս նրանց չափել վայրկյանում հարյուրավոր տրիլիոն տատանումներ։
Իտերբիումի ատոմներում ներքին էլեկտրոնի հետ տեղի ունեցող հազվագյուտ ուղեծրային անցման օգտագործումը զգալիորեն մեծացնում է համակարգի զգայունությունը: Սա հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել թույլ ֆիզիկական էֆեկտներ, այդ թվում՝ մութ նյութի կամ անհայտ մասնիկների նշաններ: Մինչ այժմ նման անցումների չափումները պակաս ճշգրիտ էին ատոմները զսպող լազերների ազդեցության պատճառով։
Իսիյամայի թիմն օգտագործել է «մոգական ալիքի երկարության» մեթոդը՝ իտերբիումի ատոմները եռաչափ օպտիկական ցանցում դասավորելու համար, վերացնելով էներգիայի մակարդակի անցանկալի տեղաշարժերը: Բարձր կայունության գրգռման լազերի հետ համատեղ սա թույլ է տվել նրանց հասնել ընդամենը 80 Հց սպեկտրալ գծի լայնության՝ մոտավորապես 100 անգամ ավելի ճշգրիտ, քան նախորդ արդյունքները: Սա համակարգը մոտեցրել է ժամանակակից ամենաբարձրակարգ օպտիկական ժամացույցներին:
Գիտնականները չափել են իզոտոպային տեղաշարժերը՝ հետեւելով, թե ինչպես է իտերբիումի տարբեր իզոտոպների միջեւ անցման հաճախականությունը տատանվում: Չափումների ճշգրտությունը հասել է մեկ միլիարդի: Սա բացել է դուռ նոր բոզոնների որոնման համար, որոնք կարող են միջնորդել էլեկտրոնների եւ նեյտրոնների միջեւ փոխազդեցությունները Ստանդարտ մոդելից այն կողմ եւ բարելավել ատոմային եւ միջուկային վարքագծի մոդելները:
Արդյունքները ցույց են տվել, որ ներքին անցումները այժմ կարող են կառավարվել բարձր ճշգրտությամբ, ինչն այս ժամացույցը դարձնում է հզոր գործիք քվանտային փորձերի եւ նոր ֆիզիկական երեւույթների ուսումնասիրության համար:
