核钟发展的里程碑时刻

一个国际研究小组参与了博士OlgaKocharovskaya，得克萨斯州物理与天文系副教授；麻省理工大学在开发新一代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（从核物理到卫星导航和电信）都有巨大的影响

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快的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

启动并支持这项研究的美国国家科学基金会（NSF）项目的首席研究员Kocharovskaya解释道：“原子块，如铯-133块或锶-87时钟，依赖于电子能原子的振荡，当受到微波或光辐射的激发时，它会振荡出高可靠性的频率。”

钪，一种用于太空组件和体育设备的元件，可以在3000亿年内实现对某些条件的准确度，或者比当前标准原子锁高出数千次Candium-45和超右X射线脉冲的结合使患者迈出了决定性的一步，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

“为了达到超精密的目的，包括对相对性、引力和暗物质等物理现象的某些研究，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的准确性，德克萨斯A&；M物理学家博士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&；物理学和天文学硕士，考试成员A&；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、超高光谱分析以及可能在许多其他领域具有令人兴奋的应用。”

Kocharavskaya在这一过程中的研究兴趣一直集中在接下来的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——以及聚焦于x射线光子和核子跃迁之间的共振相互作用的核/x射线量子肿瘤学的融合领域在这一过程中，我们确定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一起，他们发现了钪-45的高电势用于超分辨相干正向核光谱分析，以及X射线对其共振激发的可能性。30年前，Kocharovskaya出现了新一代基于加速器的设备

“最初我们收到的是混合消息，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

科恰洛夫斯卡娅认为，她认为科恰洛夫斯卡娅不仅是团队研究的领导者，也是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，再到每周的Zoom会议，再到讨论多个技术挑战和实验准备的进展，她的智慧和辛勤工作提供了数据，让我们能够从一个例子中看到科学梦想变为现实的意义此外，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；hlsbergeratDESYantheHelmholtz研究所，耶拿；博士Jö；rgEver位于海德堡MaxPlanck核物理研究所；和博士AndersMadsen和GianlcacaGeloniateUXFEL，以及小组组长

“在数据收集的前几个小时里，人们看到了共鸣，我们很高兴地听到了这一成功，”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，并有可能用现代加速器基X射线源激发它。”

无论结果如何，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。”“无论第三步是多么漫长，都绝对是一个关键的标准来评估未来核锁定的准确度和稳定性。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.
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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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