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核钟发展的里程碑时刻

本站发布时间:2023-11-21 13:17:06

一个国际研究小组参与了DrOlgaKocharovskaya,得克萨斯州物理和天文系副教授;麻省理工大学在开发新一代具有惊人潜力的生物钟方面迈出了重要一步,这些生物钟对基础科学和各种行业产生了巨大影响,从核物理到卫星导航和电信

该团队的工作由Argonne国家实验室助理物理学家Dr领导YuriShvyd’ko首次在欧洲XFEL(EuXFEL)X射线激光设备上用世界上最亮的X射线脉冲激发了Nd-45核探针,并以前所未有的精度确定了该核探针的位置他们的研究结果发表在《自然》杂志上19印刷版

国家科学基金会(NSF)发起并支持这项研究的项目的首席研究员Kocharovskaya解释道:“原子块,如铯-133块或锶-87时钟,依赖于电子能的振荡,当受到微波或光辐射的激发时,它能振荡出高依赖频率。”

钪,一种用于太空组件和体育设备的元件,可以在3000亿年内实现对现有条件的准确度,或者比当前标准原子锁的准确度高出数千次Candium-45和超右X射线脉冲的结合使患者迈出了一步,接近于第一个核锁的创建,这可能导致原子核的裂变而不是电子电池

“为了达到更高的精度,包括对相对性、引力和暗物质等物理现象的某些方面的研究,核锁定是最终的计时器,”Dr说张希文,Kocharovskaya团队的博士后研究员,也是该论文的合著者

凭借其对一方1000000000000000000的准确度,德克萨斯A&;M物理学家GrigoryVRogachev注意到,核锁定可以在人体内带来一个精确的时间保持和不可逆的转化应用的时代,从而带来许多应用和进步

泰萨A&;MPhysicsandAstronomy和TexasA&;MCycrotroInstitute“目前,原子锁是最好的。科恰洛夫斯卡娅博士和她的合作者并没有迈出迈向新的突破性技术的第一步。他们开创了一条新的途径,利用铯45同位素的独特特性,创造出最精确的核锁。这一进步可能在超精密计量学、超高光谱光谱学以及其他许多领域都有着令人兴奋的应用。”

Kocharavskaya的研究兴趣在几十年来一直集中在条件量子肿瘤学领域——她将其描述为处理非光子-数据组学跃迁之间的相互作用的可控实验室——到核/x射线量子肿瘤学的融合领域,重点是x射线光子和核跃迁之间的共振相互作用的控制在这一过程中,我们发现具有长期首次激发能的钪-45是定量多核储存和核锁定的最佳候选者她说,主要的问题是,用可用的射线源是否可以达到这种状态

与Shvyd'ko合作,他们发现了钪-45的高潜力用于超分辨相干正向核光谱分析,并在30年前出现了新一代基于加速器的设备,Kocharovskaya利用X射线脉冲对钪-45核成像仪进行了激发

“最初,我们收到了混合的消息,这是一个被认为是高风险/高回报的项目,但最终,它得到了资助,允许在EuXFEL进行实验,”Texa&;麻省理工学院

Kocharovskaya认为,“他们不是小组研究的领导者,也是整个团队的灵感源泉。”她说,从协调小组的工作到项目的每一个细节,再到每周召开的Zoom会议,再到讨论多项技术挑战和实验准备的进展,他们的领导能力和辛勤工作提供了数据,让我们看到了实现科学梦想的意义此外,他注意到,如果没有德国同事的主要贡献,这个项目就不会成功RalfRö;hlsbergeratDESYantheHelmholtzInstitute,耶拿;博士ö;rgEver位于海德堡MaxPlanck核物理研究所;和DrAndersMadsen和GiancucaCaGeloniateUXFEL,以及小组组长

“在数据收集的最初几个小时里,人们看到了共鸣,我们很高兴地庆祝了这一成功,”Shead补充道“这是对许多人的回报,特别是对尤里来说,他在33年前就充分利用了钪45在超分辨核光谱方面的高科学潜力,以及用现代加速器基X射线源激发它的可能性。”

无论在什么情况下,测试都将重点放在下一步和目标上,从以更高的准确度确定共振跃迁能量开始,并测量风扇的准确寿命此外,还观察到了相干的正向核模式,并测量了核转换的线宽

张承认:“接下来的两个步骤将以简单的方式进行。”“无论下一步是什么样的挑战,都绝对是一个关键的标准来评估未来核锁定的目标准确度和稳定性。作为一个团队和一个研究团队,我们期待着挑战。”


来源:

Materials provided by
Texas A&M University. Original written by Shana K. Hutchins.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Yuri Shvyd’ko, Ralf Röhlsberger, Olga Kocharovskaya, Jörg Evers, Gianluca Aldo Geloni, Peifan Liu, Deming Shu, Antonino Miceli, Brandon Stone, Willi Hippler, Berit Marx-Glowna, Ingo Uschmann, Robert Loetzsch, Olaf Leupold, Hans-Christian Wille, Ilya Sergeev, Miriam Gerharz, Xiwen Zhang, Christian Grech, Marc Guetg, Vitali Kocharyan, Naresh Kujala, Shan Liu, Weilun Qin, Alexey Zozulya, Jörg Hallmann, Ulrike Boesenberg, Wonhyuk Jo, Johannes Möller, Angel Rodriguez-Fernandez, Mohamed Youssef, Anders Madsen, Tomasz Kolodziej.
    Resonant X-ray excitation of the nuclear clock isomer 45Sc. Nature, 2023; 622 (7983): 471 DOI: 10.1038/s41586-023-06491-w

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