Ερευνητική ομάδα υπό τον Takahiro Hiraki στο Πανεπιστήμιο της Okayama κατάφερε να εξελίξει τη φασματοσκοπία Mössbauer, χρησιμοποιώντας υπεριώδες φως αντί για ακτίνες γ.
Η συγκεκριμένη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science, μελέτησε τους πυρήνες των ατόμων θορίου-229. Αυτή η πρόοδος προσφέρει μια νέα διαδρομή προς την ανάπτυξη πυρηνικών ρολογιών, τα οποία θα μπορούν να μετρούν το χρόνο με μεγαλύτερη ακρίβεια από οποιαδήποτε άλλη συσκευή.
Η μέτρηση των πυρηνικών μετατοπίσεων
Τα συμβατικά ατομικά ρολόγια μετρούν το χρόνο παρακολουθώντας τις μεταβάσεις των ηλεκτρονίων. Αντίθετα, τα πυρηνικά ρολόγια παρακολουθούν μεταβάσεις στο εσωτερικό του πυρήνα, γεγονός που τα καθιστά λιγότερο ευάλωτα σε εξωτερικά ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία.
Στο ισότοπο θόριο-229, η πυρηνική μετάβαση βρίσκεται σε ασυνήθιστα χαμηλή ενέργεια. Αυτό επιτρέπει τη διέγερση με λέιζερ υπεριώδους ακτινοβολίας. Η ομάδα εισήγαγε θόριο-229 σε κστάλλους φθοριούχου ασβεστίου για να μελετήσει τη συμπεριφορά του.
Χαρτογράφηση του κρυσταλλικού πλέγματος
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα ιόντα θορίου εγκαθίστανται σε τέσσερις διαφορετικές θέσεις μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα. Κάθε θέση αφήνει το δικό της αποτύπωμα στο γύρω ηλεκτρικό πεδίο. Ρυθμίζοντας το λέιζερ, οι ερευνητές μπόρεσαν να διεγείρουν επιλεκτικά τους πυρήνες σε συγκεκριμένες τοποθεσίες και να μετρήσουν τη διάρκεια της διεγερμένης κατάστασης.
Ωστόσο, δεν είναι όλες οι θέσεις κατάλληλες για την κατασκευή ενός λειτουργικού ρολογιού. Ορισμένες προκαλούν ασύμμετρα ηλεκτρικά πεδία που δημιουργούν σφάλματα συγχρονισμού. Χαρτογραφώντας τη δομή κάθε θέσης, οι επιστήμονες καθόρισαν ποια περιβάλλοντα είναι κατάλληλα. Αυτό το επίτευγμα αποτελεί θεμελιώδες βήμα για τη δημιουργία συμπαγών πυρηνικών ρολογιών υψηλής ακρίβειας, τα οποία στο μέλλον θα μπορούσαν να ενσωματωθούν ακόμη και σε ένα μικροτσίπ.
