back to top
Τετάρτη, 11 Δεκεμβρίου, 2024
ΑρχικήNewsHealthΟ φυσικός και το πρώτο πυρηνικό ρολόι

Ο φυσικός και το πρώτο πυρηνικό ρολόι


Ο Ekkehard Peik σκέφτηκε ότι θα χρειαζόταν μόνο μερικούς μήνες για να δημιουργήσει τα βασικά συστατικά ενός ριζοσπαστικού νέου ρολογιού. Αυτό συνέβη το 2001, όταν μαζί με τον συνάδελφό του Christian Tamm πρότειναν μια συσκευή με τη δυνατότητα να είναι ακόμη πιο ακριβής και φορητή από τα καλύτερα ατομικά ρολόγια του κόσμου.

Η εκτίμηση του Peik ήταν μειωμένη για περισσότερες από δύο δεκαετίες. Αλλά φέτος, η ομάδα του και δύο άλλες ομάδες κατάφεραν τελικά να επιτύχουν αυτό που είχε προτείνει ο ίδιος και ο Tamm, δημιουργώντας το πρώτο τικ ενός ρολογιού που βασίζεται σε μικροσκοπικές ενεργειακές μετατοπίσεις μέσα σε έναν ατομικό πυρήνα.

Τα καλύτερα ατομικά ρολόγια του κόσμου βασίζονται στις ενεργειακές μεταπτώσεις των ηλεκτρονίων που περιφέρονται γύρω από έναν ατομικό πυρήνα. Αυτά τα ρολόγια είναι τόσο ακριβή που κερδίζουν ή χάνουν μόνο ένα δευτερόλεπτο κάθε 40 δισεκατομμύρια χρόνια.

Ο Peik και ο Tamm, και οι δύο φυσικοί στο PTB, το εθνικό ινστιτούτο μετρολογίας της Γερμανίας στο Braunschweig, κατέληξαν στην ιδέα μιας πυρηνικής προσέγγισης. «Σκεφτήκαμε ότι θα μπορούσαμε πολύ γρήγορα να κάνουμε ένα είδος πειράματος επίδειξης», λέει ο Peik. Για περισσότερο από ένα χρόνο, δοκίμασαν διαφορετικούς τρόπους για να ωθήσουν πυρήνες ραδιενεργού θορίου-229 σε διεγερμένη κατάσταση. Τότε θα χρειαζόταν να συντονίσουν ένα λέιζερ στην ενέργεια της μετάβασης των πυρήνων και τελικά να χρησιμοποιήσουν τη συχνότητά του για να σημειώσουν το χρόνο. «Όμως όλα τα πειράματα απέτυχαν», λέει. Το ζευγάρι δημοσίευσε την αναπόδεικτη πρότασή του το 2003 (Ε. Peik και C. Tamm Europhys. Κάτοικος της Λατβίας. 61181; 2003).

Η Tamm αργότερα αποσύρθηκε, αλλά ο Peik συνέχισε να αντιμετωπίζει το πρόβλημα. Η επιμονή του απέδωσε καρπούς φέτος, όταν ήταν η πρώτη από τις τρεις ομάδες που ενθουσίασε τον πυρήνα για να τον κάνει να ‘τσιμπήσει’. Υπάρχει ακόμη δρόμος για να μπορέσει αυτό το είδος συστήματος να αντικαταστήσει τα πιο ακριβή ρολόγια. Αλλά ένα όπλο εκκίνησης έχει εκτοξευθεί. «Τώρα όλοι θέλουν ένα κομμάτι», λέει ο Thorsten Schumm, ατομικός φυσικός και συνεργάτης του Peik στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Βιέννης.

Ο Peik πάντα έβρισκε τα ρολόγια ακριβείας συναρπαστικά. Ήταν ενθουσιασμένος από τη συγχώνευση θεμελιωδών φυσικών και πρακτικών εφαρμογών τους. Η ιδέα της δημιουργίας ενός εντελώς νέου είδους ρολογιού ήρθε όταν ο συνάδελφός του στο PTB, μετρολόγος Uwe Sterr, παρατήρησε μια ιδιορρυθμία στη βιβλιογραφία της πυρηνικής φυσικής. Μελέτες έδειξαν ότι ο πυρήνας του θορίου-229 πρέπει να έχει μια περίεργα χαμηλής ενέργειας διεγερμένη κατάσταση – τόσο χαμηλή που θα ήταν δυνατό να προκληθεί αυτή η μετάβαση με ένα λέιζερ ακριβείας. Για τους πυρηνικούς φυσικούς, αυτή η μετάβαση ήταν μια περιέργεια. Αλλά ο Peik και η Tamm είδαν ότι μπορούσαν να το χρησιμοποιήσουν για να φτιάξουν ένα ρολόι. «Ήταν πολύ λογικό να συνεχίσουμε», λέει ο Peik. «Κανείς δεν το είχε κάνει αυτό».

Βυθίζοντας τον εαυτό του στην πυρηνική φυσική, ο Peik σύντομα συνειδητοποίησε ότι ένα ρολόι με θόριο-229 θα είχε πολλά πλεονεκτήματα. Όχι μόνο ένα πυρηνικό ρολόι θα μπορούσε να είναι πιο ακριβές από τα ατομικά ρολόγια, θα ήταν επίσης πιο στιβαρό, επειδή ο πυρήνας είναι λιγότερο ευαίσθητος στα ηλεκτρομαγνητικά πεδία από τα ηλεκτρόνια.

Για να λειτουργήσει, έπρεπε να βρουν την ενέργεια μετάβασης. Έγιναν δημιουργικοί, κάνοντας ζάπινγκ στο θόριο με λαμπτήρες, λέιζερ και ακτινοβολία υψηλής ισχύος για να εκτινάξουν τους πυρήνες του σε κατάσταση υψηλότερης ενέργειας. Αλλά κάθε μέθοδος απέτυχε. Ακόμα κι έτσι, κάτι μάθαιναν με κάθε προσπάθεια. Αυτό ήταν αρκετό για να συνεχίσουν, λέει ο Peik.

Ο Schumm, ο οποίος εντάχθηκε στην προσπάθεια το 2010, πιστώνει στον Peik για την εμπιστοσύνη των δικών του ιδεών. «Ένας διαφορετικός χαρακτήρας δεν θα είχε φτάσει τόσο μακριά».

Ο θρίαμβος ήρθε χάρη στο ζευγάρι που επέκτεινε το έργο σε μια πανευρωπαϊκή κοινοπραξία που περιλαμβάνει μια σειρά προσεγγίσεων. Ακόμα δοκιμάζοντας ιδέες από το έγγραφο του 2003, το εργαστήριο του Schumm άρχισε να ενσωματώνει τρισεκατομμύρια άτομα θορίου-229 σε έναν κρύσταλλο, για να ενισχύσει το σήμα μετάβασης, ώστε να είναι ευκολότερο να ανιχνευθεί. Εν τω μεταξύ, το εργαστήριο του Peik κατασκεύασε ένα υπεριώδες λέιζερ που θα μπορούσε να διεγείρει τον πυρήνα.

Το 2023, συνάδελφοι της κοινοπραξίας στο CERN, το εργαστήριο σωματιδιακής φυσικής της Ευρώπης κοντά στη Γενεύη, στην Ελβετία, παρατήρησαν την ενεργειακή μετάβαση να συμβαίνει φυσικά, παράγοντας ένα βραχύβιο ραδιενεργό στοιχείο που αργότερα μετατράπηκε σε θόριο-229. Τώρα η ομάδα του Peik και του Schumm είχε μια καλύτερη ιδέα για το πού να κοιτάξει και, βρίσκοντας τη σωστή συχνότητα λέιζερ, κατάφεραν να ενεργοποιήσουν την ενδεικτική μετάβαση. «Ήμασταν όλοι ενθουσιασμένοι», λέει ο Peik.

Από τότε, οι φυσικοί στις Ηνωμένες Πολιτείες έκαναν το πρώτο βήμα για να μετατρέψουν τη μετάβαση σε ρολόι. Και επειδή το τσιμπούρι εξαρτάται από θεμελιώδεις δυνάμεις στον πυρήνα, οι ερευνητές το χρησιμοποιούν για να εξερευνήσουν βασική φυσική, όπως τη φύση της σκοτεινής ύλης.

Αλλά για να ανταποκριθούν τα πυρηνικά ρολόγια στην υπόσχεσή τους, οι φυσικοί πρέπει να κατασκευάσουν πιο συμπαγή και ακριβή λέιζερ και να κατανοήσουν καλύτερα τις πηγές της αβεβαιότητας, όπως το πώς η ενέργεια μετάβασης εξαρτάται από τον τύπο του κρυσταλλικού υλικού. Τώρα που το γήπεδο ξεκινά, ο Πέικ δεν έχει σχέδια να χαλαρώσει. «Για άλλη μια φορά, πρόκειται για την αναμονή για ιδέες και για πειραματική πρόοδο», λέει. «Είμαι περίεργος τι θα ακολουθήσει».




Greek Live Channels Όλα τα Ελληνικά κανάλια:
Βρίσκεστε μακριά από το σπίτι ή δεν έχετε πρόσβαση σε τηλεόραση;
Το IPTV σας επιτρέπει να παρακολουθείτε όλα τα Ελληνικά κανάλια και άλλο περιεχόμενο από οποιαδήποτε συσκευή συνδεδεμένη στο διαδίκτυο.
Αν θες πρόσβαση σε όλα τα Ελληνικά κανάλια Πατήστε Εδώ


Ακολουθήστε το TechFreak.gr στο Google News

Ακολουθήστε το TechFreak.GR στο Google News για να μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις τεχνολογίας.


Dimitris Marizas
Dimitris Marizashttps://techfreak.gr
Παθιασμένος με τις νέες τεχνολογίες, με έφεση στην καινοτομία και τη δημιουργικότητα. Διαρκώς αναζητώ τρόπους αξιοποίησης της τεχνολογίας για την επίλυση προβλημάτων και τη βελτίωση της καθημερινής ζωής.
Διάφορα από την ίδια κατηγορία

ΑΦΗΣΤΕ ΜΙΑ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

εισάγετε το σχόλιό σας!
παρακαλώ εισάγετε το όνομά σας εδώ

Δημοφιλείς Άρθρα

Τελευταία Νέα