tempo usando oscilações dos núcleos atômicos pode melhorar significativamente a precisão além daquela de relógios atômicos atuais de medição. Os físicos têm tomado agora um passo importante em direção a esse objetivo. Os relógios atômicos Atualmente nossos cronometristas mais precisos.O presente registro é realizado por um relógio que tem uma precisão de um segundo em 20 bilhões de anos.
Pesquisadores liderados por Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU), em Munique físicos Peter Thirolf, Lars von der Wense e Bento Seiferle já identificados experimentalmente um estado de excitação há muito procurado, um isômero nuclear em um isótopo do elemento tório (Th), que poderia aumentar este nível de precisão em um fator de cerca de dez.
A segunda é a nossa unidade básica para a medição do tempo, e está ligada ao período de oscilação de electrões na camada atómico do elemento de césio (Cs).A melhor relógio atômico em uso atualmente possui uma precisão relativa de 2 × 10-18. "Até mesmo níveis mais elevados de precisão pode ser conseguido com a ajuda de um relógio nuclear chamado, com base em oscilações no próprio núcleo atómico, em vez de oscilações nas conchas de electrões que rodeiam o núcleo," diz Thirolf. "Além disso, como os núcleos atômicos são 100.000 vezes menores do que os átomos inteiros, tal relógio seria muito menos susceptível a perturbações por influências externas."
No entanto, dos mais de 3300 tipos conhecidos de núcleos atómicos, apenas um oferece potencialmente uma base adequada para um relógio nuclear - o núcleo do isótopo tório com massa atómica 229 (Th-229), que, no entanto, não ocorre naturalmente. Por mais de 40 anos físicos suspeitaram esse núcleo para expor um estado animado cuja energia encontra-se apenas ligeiramente acima do seu estado fundamental. O isômero nuclear resultante, Th-229m, possui o menor estado de excitação em qualquer núcleo atómico conhecido. "Th-229m é esperado ainda para mostrar uma meia-vida bastante longa, entre minutos e várias horas. Deve, assim, ser possível medir com precisão extremamente alta a frequência da radiação emitida quando o estado nuclear animado cai de volta para o estado fundamental ", explica Thirolf.
No entanto, nunca foi alcançado detecção directa do tório isómero Th-229m."Até agora, a evidência para sua existência tem sido puramente indireta", diz Thirolf. Junto com seus colegas, ele já conseguiu detectar a transição nuclear evasivo em uma experiência complexa. Eles fizeram uso do urânio-233 como fonte de Th-229m, que é produzida no decaimento alfa radioativa do urânio-233.Em uma força-tour-de experimental, os cientistas isolaram o isômero como um feixe de íons.
"Usando um detector de placa de microcanais, que foram capazes de medir a deterioração do isômero animado de volta para o estado fundamental do Th-229 como um sinal claro e inequívoco. Isto constitui uma prova direta de que o estado animado realmente existe", diz Thirolf. "Esta descoberta é um passo decisivo para a realização de um relógio nuclear funcionando", acrescenta. . "Os nossos esforços para alcançar este objectivo no âmbito do Espaço Europeu da Investigação Rede nuClock vai agora ser redobrados O próximo passo é caracterizar as propriedades da transição nuclear mais precisamente - a sua meia-vida e, em particular, a diferença de energia entre o dois estados. Estes dados permitirão físicos laser para definir a trabalhar em um laser que pode ser sintonizado para a frequência de transição, que é um pré-requisito para um controle óptico da transição. "
Os resultados da equipe são relatados na revista científica Nature. A equipe também inclui cientistas baseados na Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, a Helmholtz Instituto Mainz eo Helmholtz Centre GSI para Heavy-Ion Research em Darmstadt, Alemanha.
O Galaxy diário via Ludwig-Maximilians Universität muchen
Crédito da imagem: Com graças à bigstock.com
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