Учёные во Вене достигли важного рубежа на пути к созданию принципиально нового типа часов. После десятилетий исследований команда из Венского технического университета разработала первые в мире саморегулирующиеся ядерные часы, которые, как предполагается, смогут в перспективе измерять время с гораздо большей точностью, чем современные атомные часы. В ходе работ был продемонстрирован принцип，他们 могут работать без внешнего стабилизатора на протяжении более суток. Эти данные подтверждают, что одна и та же система может поддерживать свой собственный частотный режим, не опираясь на обычные атомные часы.

Основа прорыва — особое свойство ядер толTroмия: два близко расположенных энергетических состояния позволяют возбуждать переход лазером. Именно это дает возможность контролировать энергетическое состояние ядер с точностью, недоступной большинству других ядер, и использовать этот переход в качестве опорного эталона для измерения времени. Этот подход кардинально отличается от применения электронных переходов атомов в традиционных часах.

Ключевые этапы проекта включали апрель 2024 года, когда команда под руководством профессора Торхстена Шумма из Института атомной и субатомной физики TU Wien и профессора Эккехарда Пайка из PTB Брауншвайг экспериментально подтвердила возбуждение толриевых ядер лазером и выявила искомый переход. В последовавшей осенью 2024 года прогресс продолжился: созданное толриевое возбуждающее устройство было подключено к обычным оптическим атомным часам, что продемонстрировало возможность использования ядер в качестве высокоточного отсчета времени. Однако на тот момент отсутствовала способность сохранять точность автономно.

Чтобы решить задачу самостоятельной стабилизации, учёные сконструировали систему на основе кристалла с толрием, через который направлен лазер. Свет лазера задаёт ритм отсчётов, но даже незначительные колебания среды могут смещать частоту. Механизм самокоррекции основан на том, что толриевые ядра поглощают лазерное излучение только при точной частоте; если частота дрейфует, поглощение падает, что регистрируется системой и автоматически подстраивает лазер обратно к нужной частоте. Такой цикл обратной связи позволяет часы работать стабильно без зависимости от внешнего опорного источника. Это впервые позволило продемонстрировать саморегулирующиеся ядерные часы, функционирующие независимо.

По итогам измерений за один день новая система достигла относительной точности порядка 10 к мощности минус 15, что эквивалентно погрешности примерно одна секунда за 30 миллионов лет. Но данный показатель относится именно к измерениям прототипа за ограниченный период и не означает достижения уровня лучших мировых оптических атомных часов. Руководитель проекта, Торхстен Шумм, отмечал, что это пока не «лучшие в мире часы» и предстоит ещё многое улучшать.

Перспективы дальнейшего развития, по словам учёных, велики: планируется использование более мощных лазеров и создание более качественных кристаллов тол Troмия, что, по их мнению, может существенно повысить точность и, в конечном счёте, позволить сравнить или даже превзойти существующие атомные часы. В颍 частности, развитие таких ядерных часов может не только улучшить измерение времени, но и повысить точность измерений других физических величин благодаря более чувствительным средствам наблюдения природы.