Учёные Венского технического университета (TU Wien) разработали первую систему самостабилизирующегося ядерного хронометра, которая не нуждается в традиционных атомных часах для поддержания стабильности. Устройство опирается на переходы между энергетическими состояниями ядер тория и способен автоматически корректировать частоту лазера, чтобы сохранять заданную точность.

Прототип работаeл без внешнего вмешательства более 24 часов, а измеренная относительная ошибка оценивается примерно как 1 секунда за 30 млн лет. При этом пока что эта разработка уступает лучшим оптическим атомным часам, но впервые демонстрирует независимую стабилизацию именно ядерного хронометра.

Основу технологии составляет особое свойство ядер тория: два энергетических состояния разделены настолько малыми разностями энергий, что переход между ними можно вызвать лазером. В апреле 2024 года впервые экспериментально активировали этот переход лазерным излучением, а осенью того же года учёные связали установку с обычными оптическими атомными часами и подтвердили возможность использовать ядра тория в качестве эталона времени.

Дальше команда реализовала следующий этап: создана система, которая сама поддерживает стабильность лазера. Её основа — кристалл с атомами тория, изготовленный в TU Wien. Ядра поглощают лазер только при определённой частоте. Когда частота начинает расходиться, поглощение ослабевает, система фиксирует изменение и автоматически корректирует лазер. В новой конфигурации стабилизацию выполняют ядерные переходы, а не электронные.

Преимущество ядерного подхода состоит в том, что ядра более чем в 10 000 раз меньше атомов и ниже подвержены внешним воздействиям, которые могут ухудшать точность. Однако показатель 1 секунда за 30 млн лет — это расчётный эквивалент, а не долгосрочное испытание. Авторы считают возможным улучшить характеристики лазерами большей мощности и кристаллами тория более высокого качества, а в перспективе ядерные часы могли бы превзойти существующие атомные стандарты времени и повысить точность измерений других физических величин.