الساعة النووية

📅 آخر تحديث: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة

الساعة النووية أو الساعة الضوئية النووية هي ساعة ذرية تستخدم الفوتونات الناتجة عن انتقال نووي متماثل كتردد مرجعي لها، [ 1 ] بدلاً من طاقة انتقال الإلكترون الذري المستخدمة في الساعات الذرية التقليدية. ومن المتوقع أن تكون هذه الساعة أكثر دقة من أفضل الساعات الذرية الحالية بنحو عشرة أضعاف، مع دقة قابلة للتحقيق تقارب مستوى 10⁻¹⁹ . [ 2 ]

الحالة النووية الوحيدة المناسبة لتطوير ساعة نووية باستخدام التكنولوجيا الحالية هي الثوريوم-229m ، وهو نظير للثوريوم -229 وأقل نظائر نووية طاقةً معروفة. بطاقة قدرها8.355 733 554 021 (8)  إلكترون فولت ، [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] وهذا يتوافق مع تردد قدره2020407384335 ± 2 كيلوهرتز  ، [ 6 ] أو الطول الموجي لـ​148.382 182 883  نانومتر ، في منطقة الأشعة فوق البنفسجية الفراغية ، مما يجعلها قابلة للإثارة بالليزر. [ 7 ] [ 8 ]

مبدأ التشغيل

تُعدّ الساعات الذرية اليوم أدقّ أجهزة ضبط الوقت. وهي تعمل بالاستفادة من حقيقة أن الفجوة بين مستويات طاقة حالتي إلكترون مرتبطتين في الذرة ثابتة عبر المكان والزمان. يُمكن إثارة إلكترون مرتبط بإشعاع كهرومغناطيسي عندما تتطابق طاقة فوتون الإشعاع مع طاقة الانتقال. وبحسب علاقة بلانك ، تتوافق طاقة الانتقال هذه مع تردد معين. من خلال تشعيع مجموعة مُحضّرة بشكل مناسب من الذرات المتطابقة وقياس عدد الإثارات المُستحثة، يُمكن ضبط تردد مصدر الضوء لزيادة هذه الاستجابة إلى أقصى حد، وبالتالي مطابقة طاقة انتقال الإلكترون المقابلة بدقة. وهكذا، تُوفّر طاقة الانتقال معيارًا مرجعيًا يُمكن استخدامه لمعايرة هذا المصدر بدقة.

تستخدم الساعات الذرية التقليدية ترددات الميكروويف ( موجات الراديو عالية التردد )، لكن تطوير الليزر مكّن من توليد ترددات ضوئية مستقرة للغاية، ويُتيح مشط التردد إمكانية عدّ هذه التذبذبات (المقاسة بمئات التيراهيرتز، أي مئات التريليونات من الدورات في الثانية) بدقة فائقة. يُعرف الجهاز الذي يستخدم الليزر بهذه الطريقة بالساعة الذرية الضوئية . [ 9 ]

من الأمثلة البارزة على الساعات الذرية الضوئية ساعة شبكة الإيتربيوم (Yb)، حيث يُستخدم انتقال إلكتروني محدد في نظير الإيتربيوم-171 لتحقيق استقرار الليزر. [ 10 ] في هذه الحالة، قام الباحثون بتثبيت ضوء الليزر على الانتقال الإلكتروني المقابل، ووجدوا أن تردد ضوء الليزر عند تلك النقطة له قيمة محددة.518 295 836 590 863 .632 ± 0.088 ذبذبة في الثانية. [ 11 ] [ 12 ] ومن الأمثلة الأخرى على الساعات الذرية الضوئية ذات الدقة العالية ساعة أيون الإيتربيوم-171 المفردة، [ 13 ] وساعة الشبكة الضوئية للسترونتيوم-87 ، [ 14 ] [ 15 ] وساعة أيون الألومنيوم-27 المفردة. [ 16 ] تحقق هذه الساعات دقة تصل إلى حوالي 10⁻¹⁸ ، أي ما يعادل حوالي ثانية واحدة من عدم الدقة في 30 مليار سنة، وهي مدة أطول من عمر الكون (14 مليار سنة).

تستخدم الساعة الضوئية النووية نفس مبدأ التشغيل، باستثناء أن الليزر يُعاير وفقًا لانتقال نووي بدلًا من انتقال إلكترون في غلاف ذري. [ 1 ] تتمثل الميزة المتوقعة للساعة النووية في أن نواة الذرة أصغر من الغلاف الذري بما يصل إلى خمسة مراتب، مع عزم ثنائي قطب مغناطيسي وعزم رباعي قطب كهربائي أصغر تبعًا لذلك، وبالتالي فهي أقل تأثرًا بشكل ملحوظ بالمجالات المغناطيسية والكهربائية الخارجية. تُعد هذه الاضطرابات الخارجية العامل المحدد لدقة الساعات الذرية الإلكترونية. وبفضل هذه الميزة النظرية، يُتوقع أن تحقق الساعة الضوئية النووية دقة زمنية تقارب 10⁻¹⁹ ، أي تحسنًا بمقدار عشرة أضعاف مقارنةً بالساعات الإلكترونية. [ 2 ]

التأين

يمكن لنواة الذرة المثارة أن تتخلص من طاقتها الزائدة عبر مسارين بديلين:

  • إشعاعيًا، عن طريق انبعاث الفوتونات المباشر ( أشعة جاما )، أو
  • عن طريق التحويل الداخلي ، ونقل الطاقة إلى إلكترون الغلاف الذي يتم طرده من الذرة.

بالنسبة لمعظم النظائر النووية ، تكون الطاقة المتاحة كافية لإخراج أي إلكترون، وتكون إلكترونات الغلاف الداخلي هي الأكثر إخراجًا. في الحالة الخاصة لـ 229mوبالتالي ، فإن الطاقة كافية فقط لإخراج إلكترون خارجي ( طاقة التأين الأولى للثوريوم هي6.3  إلكترون فولت )، وإذا كانت الذرة متأينة بالفعل، فلا توجد طاقة كافية لإخراج ذرة ثانية (طاقة التأين الثانية للثوريوم هي11.5  إلكترون فولت ).

مسارا الاضمحلال لهما فترات نصف عمر مختلفة . المتعادل 229 ميتحلل الثوريوم بشكل شبه حصري عن طريق التحول الداخلي، ويبلغ عمر النصف له 10 ...7 ± 1  ميكروثانية . [ 17 ] في كاتيونات الثوريوم ، يكون التحول الداخلي ممنوعًا من الناحية الطاقية، و 229 مTh +يُجبر على اتخاذ المسار الأبطأ، ويتحلل إشعاعيًا بنصف عمر يبلغ حوالي نصف ساعة. [ 4 ]

لذا، في الحالة النموذجية التي يُصمم فيها الجهاز لقياس الفوتونات المُشعّة، من الضروري إبقاء الثوريوم في حالة تأين. يمكن تحقيق ذلك في مصيدة أيونية ، أو عن طريق تضمينه في بلورة أيونية ذات فجوة طاقة أكبر من طاقة الانتقال. [ 18 ] في هذه الحالة، لا تتأين الذرات بنسبة 100%، وقد يحدث قدر ضئيل من التحويل الداخلي (مما يقلل عمر النصف إلى حوالي 10 دقائق [ 4 ] )، لكن هذا الفقد مقبول.

بدلاً من ذلك، يمكن تضمين الثوريوم في مادة ذات فجوة طاقة أقل من طاقة الانتقال. عندئذٍ، يمكن تحديد الرنين بقياس عدد الإلكترونات المنبعثة كدالة لطول موجة الإثارة فوق البنفسجية. لهذه الطريقة مزايا وعيوب. يتمثل العيب الرئيسي في أن سرعة الاضمحلال أعلى بكثير، مما يؤدي إلى زيادة عرض الخط الطيفي، ودقة محدودة إلى جزء واحد فقط من 10^ 18 . أما الميزة، فهي أن القراءة تتم بقياس الإلكترونات المنبعثة، وهي تقنية مخبرية شائعة وسهلة التصغير. كما أن القراءة أسرع بكثير نظرًا لسرعة الاضمحلال. وأخيرًا، لا يتطلب الأمر سوى طبقة سطحية رقيقة جدًا (10 نانومتر) من الثوريوم، وهو أمر بالغ الأهمية نظرًا لندرة الثوريوم-229 الشديدة - إذ يُقدر المخزون العالمي منه بـ 40 غرامًا. [ 19 ]

مفاهيم مختلفة للساعة النووية

نوقش مفهومان مختلفان للساعات الضوئية النووية في الأدبيات العلمية: الساعات النووية القائمة على المصائد والساعات النووية ذات الحالة الصلبة . اعتبارًا من عام 2026، لم يتم بناء سوى الجزء الأخير.

الساعات النووية القائمة على المصائد

في الساعات النووية القائمة على المصائد، إما أن يُحاصر أيون واحد من الثوريوم -229 (Th3 +) في مصيدة بول ، وتُعرف هذه الساعة باسم الساعة النووية أحادية الأيون [ 1 ] [ 2 ] ، أو تُحاصر سلسلة من الأيونات المتعددة، وتُعرف هذه الساعة باسم الساعة النووية متعددة الأيونات [ 7 ] . من المتوقع أن تحقق هذه الساعات أعلى دقة زمنية، نظرًا لعزل الأيونات إلى حد كبير عن بيئتها. قد تتمتع الساعة النووية متعددة الأيونات بميزة كبيرة على الساعة النووية أحادية الأيون من حيث استقرارها.

الساعات النووية ذات الحالة الصلبة

بما أن النواة لا تتأثر بشكل كبير بالغلاف الذري، فمن العملي تضمين العديد من النوى في بيئة شبكية بلورية. يُعرف هذا باسم الساعة النووية الشبكية البلورية . [ 1 ] نظرًا للكثافة العالية للنوى المضمنة، والتي تصل إلى 10^ 18 نواة لكل سنتيمتر مكعب ، يسمح هذا بتشعيع عدد هائل من النوى بالتوازي، مما يزيد بشكل كبير من نسبة الإشارة إلى الضوضاء الممكنة ، [ 20 ] ولكن على حساب احتمالية زيادة الاضطرابات الخارجية. [ 21 ] كما اقتُرح تشعيع سطح معدني من الثوريوم -229 ودراسة إثارة النظير في قناة التحويل الداخلي ، وهو ما يُعرف باسم الساعة النووية للتحويل الداخلي . [ 22 ] وقد أظهر كلا النوعين من الساعات النووية الصلبة إمكانية تحقيق أداء مماثل.

متطلبات الانتقال

انطلاقًا من مبدأ عمل الساعة الضوئية النووية، يتضح أن الإثارة المباشرة لحالة نووية باستخدام الليزر شرط أساسي لتطوير مثل هذه الساعة. وهذا مستحيل بالنسبة لمعظم الانتقالات النووية، إذ أن نطاق الطاقة النموذجي لهذه الانتقالات (من كيلو إلكترون فولت إلى ميغا إلكترون فولت) أعلى بكثير من الطاقة القصوى التي يمكن الوصول إليها بكثافة عالية باستخدام تقنية الليزر ذات النطاق الترددي الضيق الحالية (بضع إلكترون فولت). ولا يُعرف سوى حالتين نوويتين مثارتين تمتلكان طاقة إثارة منخفضة بما يكفي (أقل من 100  إلكترون فولت). وهما:

  • 229 مترًاTh ، وهي حالة إثارة نووية شبه مستقرة لنظير الثوريوم-229 بطاقة إثارة تبلغ حوالي 8.4  إلكترون فولت فقط، [ 23 ] [ 24 ] و
  • 235م1U ، حالة مثارة شبه مستقرة لليورانيوم-235 بطاقة 76.7  إلكترون فولت. [ 25 ]

ومع ذلك، 235 مترًايتمتع اليورانيوم بعمر نصف إشعاعي طويل للغاية (في حدود 1000 ميكرومتر). يبلغ عمر 229 مليون ثوريوم (229mTh) 10 ^22 ثانية ، أي ما يعادل 20000 ضعف عمر الكون، وهو أطول بكثير من عمر النصف لتحويله الداخلي البالغ 26 دقيقة، مما يجعل استخدامه في الساعة غير عملي. [ 26 ] [ 27 ] وهذا يترك فقط 229mTh مع فرصة واقعية للإثارة المباشرة بالليزر النووي.

ومن المتطلبات الأخرى لتطوير ساعة نووية ما يلي:

  • عمر حالة الإثارة النووية طويل نسبياً، مما يؤدي إلى رنين ذي نطاق ترددي ضيق ( عامل جودة عالٍ ) و
  • إن نواة الحالة الأرضية متوفرة بسهولة، وهي إما مستقرة أو طويلة العمر بما يكفي، مما يسمح بالعمل بكميات معتدلة من المادة.

لحسن الحظ، مع 229 مترًاTh +له نصف عمر إشعاعي (الوقت اللازم للتحلل إلى 229)Th +) من حوالي10 3  s ، [ 4 ] [ 28 ] [ 29 ] و 229يبلغ عمر النصف (الوقت اللازم للتحلل إلى 225)را ) من7917 ± 48  سنة ، [ 30 ] يتحقق كلا الشرطين لمدة 229 مترًاTh +مما يجعلها مرشحًا مثاليًا لتطوير ساعة نووية.

تاريخ

تاريخ الساعات النووية

في عام 1996، اقترح يوجين ف. تكاليا استخدام الإثارة النووية كـ "مصدر ضوء مستقر للغاية للقياس ". [ 31 ]

مع تطوير مشط التردد (حوالي عام 2000) لقياس الترددات الضوئية بدقة، تم تطوير ساعة ضوئية نووية تعتمد على تردد 229 مترًاتم اقتراح هذا لأول مرة في عام 2003 من قبل إيكهارد بيك وكريستيان تام، اللذين طورا فكرة أوي ستير. [ 1 ] تحتوي الورقة على كلا المفهومين، الساعة النووية أحادية الأيون، بالإضافة إلى الساعة النووية الصلبة.

في عملهما الرائد، اقترح بيك وتام استخدام 229 المبردة بالليزر بشكل فرديTh 3+تُستخدم الأيونات في مصيدة بول لإجراء مطيافية الليزر النووي. [ 1 ] في هذه الحالة، تُعدّ حالة الشحنة 3+ مفيدة، إذ تمتلك بنية غلافية مناسبة للتبريد المباشر بالليزر . وقد اقتُرح أيضًا إثارة حالة غلاف إلكتروني، لتحقيق أعداد كمية "جيدة" للنظام الكلي (الغلاف والنواة)، مما يُقلل من تأثير المجالات الخارجية المُزعجة. وتتمثل الفكرة الأساسية في التحقق من نجاح إثارة الليزر للحالة النووية عبر إزاحة البنية فائقة الدقة المُستحثة في الغلاف الإلكتروني نتيجةً لاختلاف اللف المغزلي النووي بين الحالة الأرضية والحالة المُثارة. تُعرف هذه الطريقة بطريقة الرنين المزدوج .

أجرى كوري كامبل وآخرون مزيدًا من البحث حول الأداء المتوقع لساعة نووية أحادية الأيون في عام 2012، وكانت النتيجة أن هناك عدم يقين منهجي في تردد (دقة) الساعة.يمكن تحقيق دقة تصل إلى 1.5 × 10⁻¹⁹ ، أي أفضل بنحو عشرة أضعاف من دقة أفضل الساعات الذرية الضوئية المتوفرة حاليًا. [ 2 ] يختلف نهج الساعة النووية الذي اقترحه كامبل وآخرون اختلافًا طفيفًا عن النهج الأصلي الذي اقترحه بيك وتام. فبدلًا من إثارة حالة غلاف إلكتروني للحصول على أعلى حساسية ممكنة ضد المجالات الخارجية المؤثرة، تستخدم الساعة النووية التي اقترحها كامبل وآخرون زوجًا ممتدًا من حالات التفاعل الفائق الدقيق النووي في تكوين الحالة الإلكترونية الأرضية، وهو ما يبدو مفيدًا من حيث عامل الجودة الذي يمكن تحقيقه وتحسين كبح إزاحة زيمان التربيعية.

في عام 2010، أثبت يوجين ف. تكاليا أنه من الممكن نظرياً استخدام 229 متراًTh كوسط ليزري لتوليد ليزر فوق بنفسجي. [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]

تم تطوير نهج الساعة النووية ذات الحالة الصلبة بشكل أكبر في عام 2010 بواسطة دبليو جي ريليرجيرت وآخرون [ 21 ] ، وكانت النتيجة دقة طويلة المدى متوقعة تبلغ حوالي٢ × ١٠⁻¹⁶ . على الرغم من أنه من المتوقع أن تكون هذه الطريقة أقل دقة من طريقة الساعة النووية أحادية الأيون بسبب تأثيرات اتساع الخطوط وتغيرات درجة الحرارة في بيئة الشبكة البلورية، إلا أنها قد تتميز بمزايا من حيث صغر الحجم والمتانة واستهلاك الطاقة. وقد درس جي. كازاكوف وآخرون أداء الاستقرار المتوقع في عام ٢٠١٢. [ ٢٠ ] وفي عام ٢٠٢٠، تم اقتراح تطوير ساعة نووية للتحويل الداخلي. [ ٢٢ ]

تشمل الخطوات المهمة على طريق التوصل إلى ساعة نووية التبريد الناجح بالليزر المباشر لـ 229Th 3+تم تحقيق الأيونات في مصيدة بول في عام 2011، [ 35 ] والكشف الأول عن إزاحة البنية فائقة الدقة الناتجة عن التماثل، مما مكن طريقة الرنين المزدوج من فحص الإثارة النووية الناجحة في عام 2018. [ 36 ]

تاريخ 229 مترًا

منذ عام 1976، عُرف أن نواة الثوريوم 229 تمتلك حالة إثارة منخفضة الطاقة، [ 37 ] والتي تبين في البداية أن طاقة إثارتها أقل من 100 إلكترون فولت، [ 8 ] ثم تبين أنها أقل من10  إلكترون فولت في عام 1990. [ 38 ]

إلا أن هذا النطاق الطاقي كان واسعًا جدًا بحيث لا يسمح بتطبيق تقنيات التحليل الطيفي عالي الدقة ؛ لذا كان لا بد من تضييق نطاق طاقة الانتقال أولًا. وقد استغلت الجهود الأولية حقيقة أنه بعد اضمحلال ألفا للنظير 233U ، والنتيجة 229تكون نواة الثوريوم في حالة إثارة، فتُصدر على الفور أشعة غاما لتتحلل إما إلى الحالة الأساسية أو الحالة شبه المستقرة. يسمح قياس الفرق الطفيف في طاقات أشعة غاما المنبعثة في هذه العمليات بإيجاد طاقة الحالة شبه المستقرة عن طريق الطرح. [ 38 ] [ 39 ] : §5.1 [ 40 ] : §2.3. مع ذلك، لا تستطيع التجارب النووية قياس الفرق في التردد بدقة بين طاقتين عاليتين لأشعة غاما، لذا كانت هناك حاجة إلى تجارب أخرى. [ 8 ] نظرًا للتحلل الإشعاعي الطبيعي لنوى الثوريوم -229 ، كان من الضروري استخدام تردد ليزر مُركّز بشدة لإثارة عدد كافٍ من النوى في التجربة للتغلب على الإشعاع الخلفي والحصول على قياس أكثر دقة لطاقة الإثارة. [ 8 ] ولأن مسح نطاق 100 إلكترون فولت بأكمله كان غير عملي، فقد كانت هناك حاجة إلى تقدير التردد الصحيح. [ 8 ]

كان من الأخطاء المبكرة القياس (الخاطئ) لقيمة الطاقة عند 3.5±1.0 إلكترون فولت في عام 1994. [ 41 ] يُعدّ هذا التردد الضوئي سهل التعامل معه نسبيًا، لذا أُجريت العديد من تجارب الكشف المباشر التي لم يكن لها أمل في النجاح لأنها بُنيت من مواد معتمة للفوتونات عند الطاقة الحقيقية الأعلى. [ 7 ] على وجه الخصوص:

  • أكسيد الثوريوم شفاف  للفوتونات ذات طاقة 3.5 إلكترون فولت، ولكنه معتم عند طاقة 8.3  إلكترون فولت.
  • تكون مواد العدسات البصرية الشائعة ومواد النوافذ مثل الكوارتز المنصهر  معتمة عند طاقات أعلى من 8 إلكترون فولت، [ 42 ]
  • الأكسجين الجزيئي (الهواء) معتم للفوتونات الموجودة أعلاه6.2  إلكترون فولت ؛ يجب إجراء التجارب في جو من النيتروجين أو الأرجون ، و
  • طاقة تأين الثوريوم هي6.3  إلكترون فولت، لذا ستتحلل النوى عن طريق التحويل الداخلي ما لم يتم منعها (انظر §  التأين ).

ظلّت قيمة الطاقة غامضة حتى عام 2003، عندما أدى اقتراح الساعة النووية إلى إطلاق العديد من الجهود التجريبية لتحديد معايير الحالة المثارة مثل الطاقة ونصف العمر. وقد تم رصد الضوء المنبعث في الاضمحلال المباشر لـ 229 مسيساعد ذلك بشكل كبير في تحديد طاقته بدقة أعلى، ولكن جميع الجهود المبذولة لمراقبة الضوء المنبعث في اضمحلال 229 مكانوا يفشلون. [ 39 ] تم تصحيح مستوى الطاقة إلى7.6 ± 0.5  إلكترون فولت في عام 2007 [ 43 ] (تم تعديلها قليلاً إلى7.8 ± 0.5  إلكترون فولت في عام 2009 [ 44 ] . استمرت التجارب اللاحقة في الفشل في رصد أي إشارة ضوئية منبعثة من الاضمحلال المباشر، مما دفع الباحثين إلى الاشتباه في وجود مسار اضمحلال قوي غير إشعاعي. [ 45 ] [ 46 ] [ 40 ] [ 47 ] تم الإبلاغ عن رصد الضوء المنبعث من اضمحلال الثوريوم -229m في عام 2012، [ 48 ] ومرة ​​أخرى في عام 2018، [ 49 ] لكن الإشارات المرصودة كانت موضع جدل داخل المجتمع العلمي. [ 50 ]

تم تحقيق الكشف المباشر عن الإلكترونات المنبعثة من قناة اضمحلال التحويل الداخلي للمتماثل في عام 2016. [ 51 ] وقد وضع هذا الكشف الأساس لتحديد نصف عمر 229m Th في الذرات المحايدة المرتبطة بالسطح في عام 2017 [ 17 ] وأول توصيف طيفي ليزري في عام 2018. [ 36 ]

في عام 2019، تم قياس طاقة المتماثل من خلال الكشف عن إلكترونات التحويل الداخلي المنبعثة في اضمحلاله المباشر للحالة الأرضية إلى8.28 ± 0.17  إلكترون فولت . [ 23 ] كما تم تسجيل أول إثارة ناجحة لـ حالة الإثارة النووية 229 عند طاقة 29 كيلو إلكترون فولتتم الإبلاغ عن ذلك عبر إشعاع السنكروترون، [ 52 ] مما يتيح قياس طاقة انتقال الساعة8.30 ± 0.92  إلكترون فولت . [ 53 ] في عام 2020، بلغت الطاقةتم الحصول على قيمة 8.10 ± 0.17  إلكترون فولت من خلال مطيافية أشعة غاما الدقيقة. [ 24 ]

وأخيرًا، تم تحقيق قياسات دقيقة في عام 2023 من خلال الكشف الواضح عن الفوتونات المنبعثة (8.338(24)  إلكترون فولت ) [ 54 ] [ 55 ] وفي أبريل 2024 من خلال تقريرين عن الإثارة باستخدام ليزر قابل للضبط عند8.355733 ( 10 )  إلكترون فولت [ 56 ] و8.355 74 (3) إلكترون فولت  . [ 3 ] [ 4 ] [ 57 ] [ 58 ] أصبح تردد الضوء معروفًا الآن بدقة كافية لتمكين بناء نموذج أولي للساعة في المستقبل، [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] وتحديد التردد الدقيق للانتقال واستقراره.

بدأت قياسات التردد الدقيقة على الفور، حيث أجرى مختبر جون يي في معهد جيلا مقارنة مباشرة مع 87ساعة ذرية بصرية من السترونتيوم . نُشرت في سبتمبر 2024، وتم قياس التردد على النحو التالي:2020407384335 ± 2 كيلوهرتز  ، [ 5 ] [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ] عدم يقين نسبي قدره​10⁻¹² . وهذا يعني طول موجة يبلغ148.382 182 8827 (15)  نانومتر وطاقة8.355733554021 (8) إلكترون فولت .  كما حلل العمل مستويات الطاقة الفرعية الرباعية النوى المختلفة وقاس نسبة عزم رباعي الأقطاب النووي في الحالة الأرضية والحالة المثارة. ومن المؤكد أن التحسينات ستتبع ذلك . [ 61 ] [ 65 ]

الساعات النووية الأولى

بعد إتمام البحث التمهيدي، تحوّل الاهتمام إلى التفاصيل التقنية لبناء ساعة نووية. [ 66 ] دُرست حساسية الساعات النووية الصلبة لدرجة الحرارة، [ 67 ] ووُجد أن أحد الانتقالات له حد أدنى للتردد عند195 ± 5  كلفن . [ 68 ] بما أن المشتق الأول يتلاشى عند هذه النقطة، فإن هذا يقلل من استقرار درجة الحرارة المطلوب لساعة عملية.

أُعلن عن أول نموذجين أوليين لساعات نووية في يونيو 2026. [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ] يستخدم كلاهما بلورات صلبة من فلوريد الكالسيوم (CaF2 ) مطعمة بـ 229إن أداءها حتى الآن مشابه لتقنيات الساعات الذرية الأكثر نضجًا (الاستقرار لفترات زمنية محددة) .τ{\textstyle \tau }ما يصل إلى 10000 ثانية تقريبًا3⋅10-12s/τ{\textstyle 3\cdot 10^{-12}{\sqrt {{\text{s}}/\tau }}}أفضل من4⋅10-12s/τ{\textstyle 4\cdot 10^{-12}{\sqrt {{\text{s}}/\tau }}}بالنسبة لساعة ذرية من السيزيوم من طراز HP 5071A/001، [ 73 ] ولكنها أسوأ بكثير من1.55⋅10-13s/τ{\textstyle 1.55\cdot 10^{-13}{\sqrt {{\text{s}}/\tau }}}بالنسبة لنافورة السيزيوم [ 74 ] )، ومن المتوقع أن يكون التطوير سريعًا. [ 75 ] [ 70 ]

التطبيقات

تتمتع الساعات النووية ذات الحالة الصلبة بإمكانية توفير أداء الساعات الذرية الضوئية لتطبيقاتٍ لا تسمح بها حاليًا أنظمة الاحتجاز الذري الضخمة، مثل الملاحة عبر الأقمار الصناعية. وسيُتيح الأداء العالي للساعات النووية الضوئية تطبيقاتٍ جديدةً لا يُمكن الوصول إليها باستخدام الساعات الذرية الأخرى، مثل الجيوديسيا النسبية، والبحث عن المادة المظلمة الطوبولوجية، [ 76 ] وتحديد التغيرات الزمنية للثوابت الأساسية. [ 77 ]

تتمتع الساعة النووية بإمكانية أن تكون حساسة للغاية للتغيرات الزمنية المحتملة لثابت البنية الدقيقة . [ 78 ] وتتلخص الفكرة الأساسية في أن طاقة الانتقال المنخفضة ناتجة عن إلغاء عرضي بين التأثيرات النووية والكهرومغناطيسية القوية داخل النواة، والتي يكون كل منها أقوى بكثير على حدة. أي تغير في ثابت البنية الدقيقة سيؤثر على النصف الكهرومغناطيسي من هذا التوازن، مما ينتج عنه تغير كبير نسبيًا في إجمالي طاقة الانتقال. [ 26 ] [ 65 ] يمكن رصد تغير ولو بمقدار جزء واحد من 10 ^18 بالمقارنة مع ساعة ذرية تقليدية (والتي سيتغير ترددها أيضًا، ولكن ليس بنفس القدر)، لذا فإن هذا القياس سيكون حساسًا للغاية لأي تغير محتمل في الثابت. تتوافق القياسات والتحليلات الحديثة مع عوامل تعزيز من رتبة 10^ 4 . [ 36 ] [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ]

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 بيك، إيكهارد؛ تام، كريستيان (15 يناير 2003). "مطيافية الليزر النووي للانتقال 3.5  إلكترون فولت في الثوريوم 229 " (ملف PDF) . رسائل الفيزياء الأوروبية . 61 (2): 181-186 . رمز Bibcode : 2003EL.....61..181P . doi : 10.1209/epl/i2003-00210-x . S2CID 250818523. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 11 أبريل 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 مارس 2019 . 
  2. 1 2 3 4 كامبل، كوري؛ وآخرون . (23 مارس 2012). "ساعة نووية أحادية الأيون للقياسات عند المنزلة العشرية التاسعة عشرة" ( ملف PDF) . رسائل المراجعة الفيزيائية . 108 (12) 120802. arXiv : 1110.2490 . Bibcode : 2012PhRvL.108l0802C . doi : 10.1103/PhysRevLett.108.120802 . PMID 22540568. S2CID 40863227 .   
  3. 1 2 ثيرولف، بيتر (29 أبريل 2024). "إلقاء الضوء على نظير الساعة النووية للثوريوم-229" . الفيزياء . 17 71. Bibcode : 2024PhyOJ..17...71T . doi : 10.1103/Physics.17.71 .
  4. 1 2 3 4 5 تيداو، ج.؛ أوخابكين، إم. في.؛ تشانغ، ك.؛ ثيلكينغ، ج.؛ زيتزر، ج.؛ بيك، إي.؛ وآخرون . (29 أبريل 2024). "إثارة نواة الثوريوم-229 بالليزر" (ملف PDF) . رسائل المراجعة الفيزيائية . 132 (18) 182501. Bibcode : 2024PhRvL.132r2501T . doi : 10.1103/PhysRevLett.132.182501 . PMID 38759160. تم قياس الرنين النووي لأيونات الثوريوم 4+ في Th:CaF2 عند الطول الموجي  148.3821(5)  نانومتر ، التردد2020.409 (7) تيراهيرتز ،  وعمر التألق في البلورة هو630(15)  ثانية ، وهو ما يتوافق مع نصف عمر المتماثل لـ1740(50)  ثانية لنواة معزولة في الفراغ.
  5. 1 2 تشانغ، تشوانكون؛ أوي، تيان؛ هيغينز، جاكوب س.؛ دويل، جاك ف.؛ فون دير فينس، لارس؛ بيكس، كيلد؛ لايتنر، أدريان؛ كازاكوف، جورجي؛ لي، بينغ؛ ثيرولف، بيتر ج.؛ شوم، ثورستن؛ يي، جون (4 سبتمبر 2024). "نسبة تردد الانتقال المتماثل النووي للثوريوم -229 m والساعة الذرية للسترونتيوم -87 ". مجلة نيتشر . 633 (8028): 63-70 . arXiv : 2406.18719 . Bibcode : 2024Natur.633...63Z . doi : 10.1038/s41586-024-07839-6 . PMID 39232152 . يتم تحديد تردد الانتقال بين الحالة الأرضية I = 5/2 والحالة المثارة I = 3/2 على النحو التالي: 𝜈 Th = ⁠ 1 / 6 ⁠ ( 𝜈 a + 2 𝜈 b + 2 𝜈 c + 𝜈 d ) = 2 020 407 384 335 (2)  كيلو هرتز .
  6. ↑ كونوفير، إميلي (5 سبتمبر 2024). "نموذج أولي لساعة نووية يشير إلى ضبط دقيق للغاية للوقت" . أخبار العلوم . كما يظهر في النسخة المطبوعة الصادرة في 5 أكتوبر (صفحة 7) بعنوان " النموذج الأولي للساعة النووية يظهر لأول مرة ".
  7. 1 2 3 فون دير وينس، لارس؛ سيفيرلي، بنديكت (2020-11-02). " نظير الثوريوم 229 : آفاق ساعة ضوئية نووية" . المجلة الأوروبية للفيزياء أ . 56 (11): 277. arXiv : 2009.13633 . Bibcode : 2020EPJA...56..277V . doi : 10.1140/epja/s10050-020-00263-0 . ISSN 1434-601X . 
  8. 1 2 3 4 5 ميلر، جوانا ل. (1 يونيو 2024). "مطيافية الحركة البطيئة تمهد الطريق لساعة نووية" . فيزياء اليوم . المجلد 77، العدد 6. الصفحات 12-14 . doi : 10.1063/pt.kvtv.jxde .   
  9. ↑ لودلو، أندرو د.؛ بويد، مارتن م.؛ يي، جون ؛ بيك، إي.؛ شميدت، بي أو (26 يونيو 2015). "الساعات الذرية الضوئية" (ملف PDF) . مراجعات الفيزياء الحديثة . 87 (2): 637-699 . arXiv : 1407.3493 . Bibcode : 2015RvMP...87..637L . doi : 10.1103/RevModPhys.87.637 . S2CID 119116973 . 
  10. ↑ ماكغرو، دبليو إف؛ وآخرون (2018). "أداء الساعة الذرية يُمكّن الجيوديسيا من الوصول إلى مستوى أقل من السنتيمتر" (ملف PDF) . مجلة نيتشر (رسالة). 564 (7734): 87-90 . arXiv : 1807.11282 . Bibcode : 2018Natur.564...87M . doi : 10.1038/ s41586-018-0738-2 . PMID 30487601. S2CID 53803712 .   
  11. ↑ مارغوليس، إتش إس؛ بانفيلو، جي؛ بيتي، جي؛ أوتس، سي؛ إيدو، تي؛ بيز، إس (25 يناير 2024). "قائمة اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس "القيم الموصى بها للترددات القياسية": تحديث 2021". مجلة Metrologia . 61 (3) 035005. arXiv : 2401.14537 . Bibcode : 2024Metro..61c5005M . doi : 10.1088/1681-7575/ad3afc .
  12. ↑ المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (27 مارس 2026). "القيم الموصى بها للترددات القياسية: ذرة الإيتربيوم 171 (f ≈ 518 THz)" .  القائمة الكاملة موجودة في القيم الموصى بها للترددات القياسية .
  13. ↑ هانتمان، ن.؛ سانر، س.؛ ليباردت، ب.؛ تام، كريستينا؛ بيك، إ. (8 فبراير 2016). "ساعة ذرية أحادية الأيون مع عدم يقين منهجي 3× 10⁻¹⁸ " ( ملف PDF) . مجلة Physical Review Letters ، 116 (6) 063001. arXiv : 1602.03908 . Bibcode : 2016PhRvL.116f3001H . doi : 10.1103/PhysRevLett.116.063001 . PMID 26918984. S2CID 19870627 .  
  14. ↑ نيكلسون، تي إل؛ كامبل، إس إل؛ هاتسون، آر بي؛ مارتي، جي إي؛ بلوم، بي جيه؛ وآخرون . (21 أبريل 2015). "تقييم منهجي لساعة ذرية بدقة إجمالية تبلغ 2× 10⁻¹⁸ " (ملف PDF) . مجلة نيتشر كوميونيكيشنز . 6 6896. arXiv : 1412.8261 . doi : 10.1038/ncomms7896 . PMC 4411304. PMID 25898253 .   
  15. ↑ إيبلي، ألكسندر؛ كيم، كيونغتاي؛ وارفيلد، ويليام؛ سافرونوفا، ماريانا س.؛ يي، جون (15 مارس 2024). "ساعة مع"8 × 10⁻¹⁹ عدم اليقين المنهجي" (ملف PDF) . مجلة Physical Review Letters . 133 (2) 023401. arXiv : 2403.10664 . Bibcode : 2024PhRvL.133b3401A . doi : 10.1103/PhysRevLett.133.023401 . PMID 39073965 . 
  16. ↑ بروير، إس إم؛ وآخرون (15 يوليو 2019). " ساعة منطقية كمومية من 27Al + مع عدم يقين منهجي أقل من 10⁻¹⁸ " . رسائل المراجعة الفيزيائية . 123 (3) 033201. arXiv : 1902.07694 . doi : 10.1103/ PhysRevLett.123.033201 . PMID 31386450. S2CID 119075546 .   تصحيح طفيف في Brewer, SM; et al. (1 أغسطس 2023). "تصحيح: ساعة منطقية كمومية من الألومنيوم-27 مع عدم يقين منهجي أقل من 10⁻¹⁸ [ Physical Review Letters 123 , 033201 (2019) ] " . Physical Review Letters . 131 (5) 059901. doi : 10.1103/PhysRevLett.131.059901 . PMID 37595250 .  
  17. 1 2 سيفيرلي، بنديكت؛ فون دير وينس، لارس؛ ثيرولف، بيتر ج. (26 يناير 2017). "قياس عمر نظير 229 Th النووي". رسائل المراجعة الفيزيائية . 118 (4) 042501. arXiv : 1801.05205 . Bibcode : 2017PhRvL.118d2501S . doi : 10.1103/PhysRevLett.118.042501 . PMID 28186791. S2CID 37518294 .  
  18. ↑ إس. في. بينيدا وآخرون (2025). "التحلل الإشعاعي لنظير الساعة النووية 229m Th في مواد مضيفة مختلفة" . مجلة Physical Review Research . 7 013052. arXiv : 2408.12309 . doi : 10.1103/PhysRevResearch.7.013052 . 
  19. ↑ إلويل، ر.؛ تيرهون، ج. إ. س.؛ شنايدر، س.؛ وآخرون . ( 2025). "مطيافية موسباور للإلكترونات المحولة بالليزر لـ 229ThO2 " . نيتشر . 648 (8093): 300-305 . arXiv : 2506.03018 . Bibcode : 2025Natur.648..300E . doi : 10.1038/ s41586-025-09776-4 . PMC 12695659. PMID 41372641 .   
  20. 1 2 كازاكوف، جي إيه؛ وآخرون (2012). "أداء ساعة نووية صلبة الحالة من الثوريوم -229 " . مجلة الفيزياء الجديدة . 14 (8) 083019. arXiv : 1204.3268 . Bibcode : 2012NJPh...14h3019K . doi : 10.1088/1367-2630/14/8/083019 . S2CID 118341064 .  
  21. 1 2 ريليرجيرت، دبليو جي؛ وآخرون (21 مايو 2010). "تقييد تطور الثوابت الأساسية باستخدام مرجع تردد بصري للحالة الصلبة قائم على نواة الثوريوم 229 " (ملف PDF) . رسائل المراجعة الفيزيائية . 104 (20) 200802. doi : 10.1103/PhysRevLett.104.200802 . PMID 20867019 .  
  22. 1 2 فون دير وينس، ل.؛ تشانغ، س. (7 يوليو 2020). "مفاهيم التحليل الطيفي المباشر لمشط التردد للثوريوم -229m وساعة نووية صلبة الحالة تعتمد على التحويل الداخلي". المجلة الأوروبية للفيزياء D. 74 ( 7) 146. arXiv : 1905.08060 . Bibcode : 2020EPJD...74..146V . doi : 10.1140/epjd/e2020-100582-5 . S2CID 209322360 . 
  23. 1 2 ب. سيفيرلي وآخرون (2019). "طاقة انتقال الساعة النووية للثوريوم -229 ". مجلة نيتشر . 573 (7773): 243-246 . arXiv : 1905.06308 . Bibcode : 2019Natur.573..243S . doi : 10.1038/ s41586-019-1533-4 . PMID 31511684. S2CID 155090121 .   
  24. 1 2 ت. سيكورسكي وآخرون (2020). "قياس طاقة نظير الثوريوم 229 باستخدام مقياس حراري مغناطيسي دقيق". مجلة Physical Review Letters، المجلد 125 ( 14)، ص 142503. arXiv : 2005.13340 . Bibcode : 2020PhRvL.125n2503S . doi : 10.1103/PhysRevLett.125.142503 . PMID: 33064540. S2CID : 218900580 .   
  25. ↑ بونس، ف.؛ وآخرون (2018). "قياس دقيق لأول حالة نووية مثارة في اليورانيوم -235 " . مجلة الفيزياء ، المجلد 97 (5) 054310. رمز Bibcode : 2018PhRvC..97e4310P . doi : 10.1103/PhysRevC.97.054310 . 
  26. 1 2 ثيرولف، بيتر؛ سيفيرلي، بنديكت؛ فون دير فينس، لارس (2022-09-05). "من الساعات الذرية إلى الساعات النووية" . مجلة سيرن كورير . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2024-04-30 .
  27. ↑ بيك، إي.؛ شوم، تي.؛ سافرونوفا، إم إس؛ بالفي، إيه.؛ وايتنبرغ، جيه.؛ ثيرولف، بي جي (15 أبريل 2021). "الساعات النووية لاختبار الفيزياء الأساسية" . علوم وتكنولوجيا الكم . 6 (3) 034002. arXiv : 2012.09304 . Bibcode : 2021QS & T....6c4002P . doi : 10.1088/2058-9565/abe9c2 . نظرًا لضعف قوة الانتقال في اليورانيوم -235m (عمر الإشعاع ∼ 10²² ثانية )، فإن الثوريوم -229m فقط هو المؤهل للإثارة المباشرة بالليزر، وبالتالي لتطوير ساعة نووية. 
  28. ↑ تكاليا، يوجين ف.؛ وآخرون (2015). "العمر الإشعاعي وطاقة المستوى المتساوي الطاقة المنخفض في الثوريوم -229 ". مجلة الفيزياء، المجلد 92 ( 5) 054324. arXiv : 1509.09101 . Bibcode : 2015PhRvC..92e4324T . doi : 10.1103/PhysRevC.92.054324 . S2CID 118374372 .  
  29. ↑ مينكوف، ن.؛ بالفي، أ. (2017). "احتمالات الانتقال المخفضة لتحلل غاما لنظير 7.8 إلكترون فولت في الثوريوم 229m " . رسائل المراجعة الفيزيائية . 118 (21) 212501. arXiv : 1704.07919 . Bibcode : 2017PhRvL.118u2501M . doi : 10.1103/PhysRevLett.118.212501 . PMID 28598657. S2CID 40694257 .  
  30. ↑ فارغا، ز.؛ نيكول، أ.؛ ماير، ك. (2014). "تحديد نصف عمر الثوريوم 229 " . مجلة الفيزياء C. 89 064310. doi : 10.1103 /PhysRevC.89.064310 .
  31. ↑ تكاليا، يوجين ف.؛ وآخرون (مارس 1996). "عمليات الإثارة الرنانة للنظير النووي 229m Th(3/2 + ، 3.5±1.0 إلكترون فولت) بواسطة الفوتونات الضوئية". فيزيكا سكريبت . 53 (3): 296-299 . Bibcode : 1996PhyS...53..296T . doi : 10.1088/0031-8949/53/3/003 . S2CID 250744766 .  
  32. ↑ تكايلا، يوجين ف. (3 نوفمبر 2010). "اقتراح ليزر أشعة غاما نووي ذو نطاق بصري". رسائل المراجعة الفيزيائية . 106 (16) 162501. arXiv : 1011.0858 . doi : 10.1103/PhysRevLett.106.162501 . PMID 21599361. تم إثبات إمكانية تضخيم إشعاع غاما ذي طاقة 7.6 إلكترون فولت بواسطة انبعاث غاما المحفز لمجموعة من النوى المتماثلة للثوريوم -229 m في بلورة عازلة مضيفة ، نظريًا.  
  33. ↑ زيغا، ليزا (2 مايو 2011). "قد يُصدر ليزر أشعة غاما المقترح 'ضوءًا نوويًا'"" . Phys.org .
  34. ↑ هاريس، ديفيد (22 أبريل 2011). "ليزر من نوى الذرات" . مجلة Physical Review Focus . المجلد 27. يمكن صنع ليزر ينبعث منه ضوء مرئي باستخدام نوى الذرات، بدلاً من الإلكترونات، من سبيكة الثوريوم. وقد تكون هذه خطوة أولى نحو ليزر أشعة غاما. 
  35. ↑ كامبل، سي جيه؛ رادنايف، إيه جي؛ كوزميتش، إيه. (2 يونيو 2011). "بلورات ويغنر من الثوريوم 229 للإثارة الضوئية للمتماثل النووي" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 106 (22) 223001. arXiv : 1110.2339 . doi : 10.1103/PhysRevLett.106.223001 . PMID 21702597. S2CID 20801170 .  
  36. 1 2 3 ثيلكينغ، يوهانس؛ وآخرون (2018). "التوصيف الطيفي الليزري لنظير الساعة النووية 229m Th". Nature . 556 (7701): 321–325 . arXiv : 1709.05325 . Bibcode : 2018Natur.556..321T . doi : 10.1038/ s41586-018-0011-8 . PMID 29670266. S2CID 4990345 .   
  37. ↑ كروجر، إل إيه؛ رايش، سي دبليو (1976). "خصائص مخطط مستوى الطاقة المنخفض للثوريوم -229 كما لوحظ في اضمحلال ألفا لليورانيوم -233 ". الفيزياء النووية أ . 259 (1): 29-60 . رمز Bibcode : 1976NuPhA.259...29K . doi : 10.1016/0375-9474(76)90494-2 .
  38. 1 2 رايش، سي دبليو؛ هيلمر، آر جي (15 يناير 1990). "فصل الطاقة لثنائية الحالات الجوهرية عند الحالة الأرضية للثوريوم -229 " . مجلة Physical Review Letters، المجلد 64 (3). الجمعية الفيزيائية الأمريكية: 271-273 . Bibcode : 1990PhRvL..64..271R . doi : 10.1103/PhysRevLett.64.271 . PMID 10041937. من المعروف منذ فترة أن الحالة الجوهرية المُشار إليها بالأعداد الكمية التقاربية 3/2 + [ 631 ] تقع على مسافة قريبة جدًا (< 0.1 كيلو إلكترون فولت ) من الحالة الأرضية 5/2 + [ 633] للثوريوم -229 . باستخدام طاقات أشعة غاما المختارة المنبعثة بعد تحلل ألفا لليورانيوم -233 ، حصلنا على قيمة لـ  1 ± 4  إلكترون فولت لفصل الطاقة بين هاتين الحالتين الجوهريتين.
  39. 1 2 فون دير وينس، لارس؛ سيفيرلي، بنديكت (2 نوفمبر 2020). " نظير الثوريوم 229 : آفاق ساعة ضوئية نووية" . المجلة الأوروبية للفيزياء أ . 56 (11) 277. arXiv : 2009.13633 . Bibcode : 2020EPJA...56..277V . doi : 10.1140/epja/s10050-020-00263-0 . S2CID 221995928 . 
  40. 1 2 فون دير وينس، لارس (2016). حول الكشف المباشر عن 229m Th (PDF) (أطروحة دكتوراه). جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونيخ . رقم ISBN 978-3-319-70461-6.
  41. ↑ هيلمر، آر جي؛ رايش، سي دبليو (1994). "حالة مثارة للثوريوم -229 عند 3.5 إلكترون فولت" . مجلة الفيزياء، المجلد ج ، 49 (4): 1845-1858 . رمز Bibcode : 1994PhRvC..49.1845H . doi : 10.1103/PhysRevC.49.1845 . PMID 9969412 .  
  42. ↑ الكوارتز المنصهر والسيليكا المنصهرة للتطبيقات البصرية: البيانات والخصائص (ملف PDF) (كتالوج). هيرايوس . فبراير 2023. ص 6. 8  إلكترون فولت تتوافق مع  طول موجة 155 نانومتر، حيث تصبح حتى السيليكا المنصهرة ذات أعلى درجة نقاء معتمة.
  43. ↑ بي آر بيك وآخرون (2007). "انقسام الطاقة في الحالة الأرضية المزدوجة في نواة الثوريوم 229 " . مجلة Physical Review Letters، المجلد 98 (14)، 142501. رمز Bibcode : 2007PhRvL..98n2501B . doi : 10.1103/PhysRevLett.98.142501 . PMID: 17501268 .  
  44. ↑ بي آر بيك وآخرون (15-19 يونيو 2009). قيمة محسّنة لانفصال الطاقة للحالة الأرضية الثنائية في نواة الثوريوم 229m ( ملف PDF) . المؤتمر الدولي الثاني عشر لآليات التفاعلات النووية. فارينا، إيطاليا. LLNL-PROC-415170. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 27 يناير 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 سبتمبر 2024 . 
  45. ↑ جيت، جاستن؛ وآخرون . (23 يونيو 2015). "نتائج بحث مباشر باستخدام إشعاع السنكروترون للانتقال المتماثل النووي لنظير الثوريوم 229 منخفض الطاقة" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 114 (25) 253001. arXiv : 1502.02189 . Bibcode : 2015PhRvL.114y3001J . doi : 10.1103 / physrevlett.114.253001 . PMID 26197124. S2CID 1322253 .   
  46. ↑ ياماغوتشي، أ.؛ وآخرون . (28 مايو 2015). "بحث تجريبي عن الانتقال النووي منخفض الطاقة في الثوريوم -229 باستخدام إشعاع المذبذب" . مجلة الفيزياء الجديدة . 17 (5) 053053. رمز Bibcode : 2015NJPh...17e3053Y . doi : 10.1088/1367-2630/17/5/053053 . ISSN 1367-2630 .  
  47. ^ ستيلمر، سيمون. كازاكوف، جورجي؛ شريتل ماتياس. كاسر، هندريك. كولبي، مايكل. شوم ، ثورستن (18 يونيو 2018). "محاولة إثارة الأيزومر النووي بصريًا في 229 ث". فيز. القس أ . 97 (6) 062506. أرخايف : 1803.09294 . بيب كود : 2018PhRvA..97f2506S . دوى : 10.1103 / PhysRevA.97.062506 . S2CID 4946329 . 
  48. ↑ تشاو، إكس.؛ وآخرون (2012). "ملاحظة إزالة الإثارة لنظير 229m النووي للثوريوم" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 109 (16) 160801. رمز Bibcode : 2012PhRvL.109p0801Z . doi : 10.1103/PhysRevLett.109.160801 . ISSN 0031-9007 . PMID 23215066 .   
  49. ↑ بوريسيوك، بي في؛ وآخرون (2018). "إثارة نوى الثوريوم 229 في بلازما الليزر: طاقة وعمر النصف للحالة المتماثلة المنخفضة". arXiv : 1804.00299 [ nucl-th ]. 
  50. ↑ بيك، إي.؛ زيمرمان، ك. (2013). "تعليق على "ملاحظة إزالة الإثارة للمتماثل النووي 229m Th"". Physical Review Letters . 111 (1) 018901. Bibcode : 2013PhRvL.111a8901P . doi : 10.1103/PhysRevLett.111.018901 . PMID 23863029. " 
  51. ↑ فون دير وينس، لارس؛ وآخرون . (5 مايو 2016). "الكشف المباشر عن انتقال الساعة النووية للثوريوم -229 ". مجلة نيتشر . 533 (7601): 47-51 . arXiv : 1710.11398 . Bibcode : 2016Natur.533...47V . doi : 10.1038/nature17669 . PMID: 27147026. S2CID : 205248786 .   
  52. ^ ماسودا، تاكاهيكو؛ يوشيمي، أكيهيرو؛ فوجيدا، أكيرا؛ فوجيموتو، هيرويوكي؛ هابا، هيروميتسو؛ هارا، هيدياكي؛ وآخرون . (2019). “ضخ الأشعة السينية لأيزومر الساعة النووية 229 ”. طبيعة . 573 (7773): 238–242 . أرخايف : 1902.04823 . بيب كود : 2019Natur.573..238M . دوى : 10.1038/s41586-019-1542-3 . بميد 31511686 . S2CID 119083861 .   
  53. ↑ أ. ياماغوتشي وآخرون (2019). "طاقة نظير الساعة النووية للثوريوم -229 مُحددة بواسطة فرق طاقة أشعة غاما المطلق". مجلة Physical Review Letters ، 123 (22)، 222501. arXiv : 1912.05395 . Bibcode : 2019PhRvL.123v2501Y . doi : 10.1103/PhysRevLett.123.222501 . PMID: 31868403. S2CID : 209202193 .   
  54. ↑ كونوفير، إميلي (1 يونيو 2023). "قياسات اضمحلال إشعاعي رئيسي تقرب الساعة النووية من الواقع" . ساينس نيوز .
  55. ↑ كريمر، ساندرو؛ وآخرون . (25 مايو 2023). "ملاحظة الاضمحلال الإشعاعي لنظير الساعة النووية 229 Th " . Nature . 617 (7962): 706–710 . arXiv : 2209.10276 . Bibcode : 2023Natur.617..706K . doi : 10.1038/s41586-023-05894-z . PMID 37225880. فوتونات من  تم قياس 8.338(24)  إلكترون فولت ، وهو ما يتوافق مع القياسات الحديثة، وانخفضت نسبة عدم اليقين بمقدار سبعة أضعاف. وتم تحديد عمر النصف للثوريوم -229 m المدمج في فلوريد المغنيسيوم (MgF₂ ) على النحو التالي:670(102)  s
  56. ↑ إلويل، ر.؛ شنايدر، كريستيان؛ جيت، جاستن؛ تيرهون، جيه إي إس؛ مورغان، إتش دبليو تي؛ ألكساندروفا، إيه إن؛ تران تان، هوانغ باو؛ ديريفيانكو، أندريه؛ هدسون، إريك ر. (2 يوليو 2024). "إثارة الليزر للانتقال المتماثل النووي للثوريوم -229 في مادة صلبة مضيفة". رسائل المراجعة الفيزيائية . 133 (1) 013201. arXiv : 2404.12311 . doi : 10.1103/PhysRevLett.133.013201 . PMID 39042795. سمة طيفية ضيقة محدودة بعرض خط الليزر عند 148.382 19 (4) stat (20) sys  nm (2 020 407 .3(5) stat (30) sys  GHz ) الذي يتحلل بعمر افتراضي يبلغ568(13) stat (20) sys  s . تُعزى هذه الخاصية إلى إثارة الحالة المتماثلة النووية للثوريوم -229 ، والتي وُجد أن طاقتها هي8.355 733 (2) stat (10) sys  eV in 229 Th:LiSrAlF 6 .
  57. ^ كلابيتز ، باتريك (29/04/2024). "الثوريوم-229: إرستمالز أتومكيرن مع ليزر الغضب" [ الثوريوم-229: أول نواة ذرية تُثار بواسطة الليزر ] . Golem.de: IT-News für Profis (باللغة الألمانية). مؤرشفة من الأصلي بتاريخ 2024-04-30 . تم الاسترجاع 2024-04-30 .
  58. ↑ "لقد فعلناها !" (بيان صحفي). مشروع Thoriumclock.eu. 29 أبريل 2024. يسعدنا للغاية أن نعلن: نجحت فرقنا من جامعة فيينا التقنية ومعهد براونشفايغ للتكنولوجيا في إثارة نواة الثوريوم-229 باستخدام الليزر. 
  59. ↑ ثيرولف، بيتر ج.؛ وآخرون . (مارس 2020). " "التحول الطوري" في "قصة نظائر الثوريوم"" . اكتا فيزيكا بولونيكا ب . 51 (3): 561– 570. أرخايف : 2108.13388 . بيب كود : 2020AcPPB..51..561T . دوى : 10.5506/APhysPolB.51.561 .تم تقديمها في الأصل على أنها توصيف لنظير الثوريوم 229m المراوغ - معالم بارزة نحو ساعة نووية .
  60. ↑ جيبني، إليزابيث (8 مايو 2024). " أفضل الساعات على الإطلاق: إنجازٌ يمهد الطريق لساعات نووية فائقة الدقة" . مجلة نيتشر . 629 (8012): 514-515 . Bibcode : 2024Natur.629..514G . doi : 10.1038/d41586-024-01353-5 . PMID 38719967. يقول بيك إنه لتحويل النظام إلى ساعة فعلية، سيحتاج الفيزيائيون إلى تقليل دقة الليزر بشكل ملحوظ، بحيث يحفز النواة بتردد دقيق تقريبًا ليتم قراءته بشكل موثوق. وتضيف كوتشاروفسكايا أن بناء مثل هذا الليزر "لا يزال يمثل تحديًا كبيرًا، ولكن لا شك في إمكانية تحقيقه في المستقبل القريب". 
  61. 1 2 كونفر، إميلي (4 أبريل 2024). "الفيزيائيون يخطون خطوة هامة نحو صنع ساعة نووية" . ساينس نيوز . لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لبناء ساعة نووية. وحتى بمجرد أن يبنيها العلماء، يقول يي ، "سيستغرق الأمر سنوات، إن لم يكن عقودًا، من العمل للحاق بالساعات الذرية". لكن "مجرد القدرة على رؤية هذا التحول يفتح الباب".
  62. ↑ كونوفير، إميلي (4 سبتمبر 2024). "نموذج أولي لساعة نووية يشير إلى ضبط دقيق للغاية للوقت" . ساينس نيوز .
  63. ↑ «قفزة نوعية في مجال الساعات النووية تمهد الطريق لضبط الوقت بدقة فائقة» (بيان صحفي). المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . 4 سبتمبر 2024.
  64. ↑ «تم بناء أول ساعة نووية فائقة الدقة!» (بيان صحفي). مشروع Thoriumclock.eu. 4 سبتمبر 2024. على الرغم من أن هذا العرض المختبري ليس ساعة نووية متكاملة، إلا أنه يحتوي على جميع التقنيات الأساسية اللازمة لذلك.
  65. 1 2 هاوليت، جوزيف (4 سبتمبر 2024). "الساعة النووية الأولى ستختبر ما إذا كانت الثوابت الأساسية تتغير" . مجلة كوانتا .
  66. ^ تشانغ، تشوانكون؛ فون دير وينس، لارس؛ دويل، جاك ف. هيغينز، جاكوب S.؛ أوي، تيان؛ فريبل، هانز يو؛ أيها يونيو؛ إلويل، ر. ترهون، جيس؛ مورغان، هوت؛ ألكسندروفا، آن؛ تران تان، هب؛ ديريفيانكو، أندريه؛ هدسون ، إريك ر. (18 ديسمبر 2024). " 229 ThF 4 أغشية رقيقة للساعات النووية ذات الحالة الصلبة" . طبيعة . 636 : 603– 608. أرخايف : 2410.01753 . دوى : 10.1038/s41586-024-08256-5 .
  67. ↑ هيغينز، جاكوب س.؛ أوي، تيان؛ دويل، جاك ف.؛ تشانغ، تشوانكون؛ يي، جون؛ بيكس، كيلد؛ سيكورسكي، توماس؛ شوم، ثورستن (17 مارس 2025). "حساسية درجة الحرارة لساعة نووية صلبة من الثوريوم-229". رسائل المراجعة الفيزيائية . 134 113801. arXiv : 2409.11590 . doi : 10.1103/PhysRevLett.134.113801 .
  68. ^ أوي، تيان؛ دويل، جاك ف. تشانغ، تشوانكون؛ هيغينز، جاكوب S.؛ أيها يونيو؛ بيكس، كيلد؛ سيكورسكي، توماس؛ شوم ، ثورستن (28 يناير 2026). “استنساخ التردد للساعات النووية الثوريوم 229 ذات الحالة الصلبة”. طبيعة . 650 : 72 – 78. أرخايف : 2507.01180 . دوى : 10.1038/s41586-025-09999-5 .
  69. ↑ جارمان، سام (12 يونيو 2026). "الساعات النووية تدق لأول مرة" . Phys.org . مؤرشف من الأصل في 15 يونيو 2026. تم الاطلاع عليه في 23 يونيو 2026 .
  70. 1 2 كونوفير، إميلي (11 يونيو 2026). "ساعات مصنوعة من نواة ذرية بدأت تدق لأول مرة" . ساينس نيوز .
  71. ↑ توسكاني دي كول، لوكا؛ وآخرون . (3 يونيو 2026). "ساعة نووية بصرية من الثوريوم-229 مع حلقة تغذية راجعة". arXiv : 2606.04997 [ physics.atom-ph ]. 
  72. ↑ هوانغ، بيتشين؛ وآخرون . (7 يونيو 2026). "ساعة نووية تعتمد على الثوريوم 229 ". arXiv : 2606.08870 [ physics.atom-ph ]. 
  73. ↑ معيار التردد الأساسي HP Agilent 5071A (شعاع السيزيوم): الأداء المقاس
  74. ↑ التقدم المحرز نحو تقييم دقة ساعة نافورة السيزيوم NIST-F4
  75. ↑ كونوفير، إميلي (4 سبتمبر 2024). "نموذج أولي لساعة نووية يشير إلى ضبط دقيق للغاية للوقت" . ساينس نيوز .
  76. ↑ ديريفيانكو، أ.؛ بوسبيلوف، م. (ديسمبر 2014). "البحث عن المادة المظلمة الطوبولوجية باستخدام الساعات الذرية". مجلة نيتشر فيزيكس . 10 (12): 933-936 . arXiv : 1311.1244 . Bibcode : 2014NatPh..10..933D . doi : 10.1038/nphys3137 . S2CID 53630878 . 
  77. ↑ ثيرولف، بي جي؛ سيفيرل، بي؛ فون دير فينس، إل. (2019). "تحسين معرفتنا بنظير الثوريوم 229m : نحو منصة اختبار للتغيرات الزمنية للثوابت الأساسية". حوليات الفيزياء . 531 (5) 1800381. رمز Bibcode : 2019AnP...53100381T . doi : 10.1002/andp.201800381 .
  78. ↑ فلامباوم، ف. ف. (سبتمبر 2006). "تأثير مُعزز للتغير الزمني لثابت البنية الدقيقة والتفاعل القوي في الثوريوم 229m " . رسائل المراجعة الفيزيائية . 97 (9) 092502. arXiv : physics/0601034 . doi : 10.1103/PhysRevLett.97.092502 . PMID 17026357. S2CID 4109230 .  
  79. ↑ فادييف، بافيل؛ بيرينغوت، جوليان سي؛ فلامباوم، فيكتور في. (نوفمبر 2020). "حساسية انتقال الساعة النووية للثوريوم -229 لتغير ثابت البنية الدقيقة". مجلة Physical Review A. 102 ( 5) 052833. arXiv : 2007.00408 . Bibcode : 2020PhRvA.102e2833F . doi : 10.1103/PhysRevA.102.052833 . عامل التحسين لتغير α هو K = −(0.82 ± 0.25) × 10 4 .
  80. ↑ كابوتو، أندريا؛ غازيت، دورون؛ هامر، هانز-فيرنر؛ كوب، يواكيم؛ باز، جيل؛ بيريز، جيلاد؛ سبرينغمان، كونستانتين (2025). "حساسية الساعات النووية للفيزياء الجديدة". مجلة Physical Review C. 112 ( 3) L031302. arXiv : 2407.17526 . Bibcode : 2025PhRvC.112c1302C . doi : 10.1103/l29n-gt5j . وجدنا أن حساسية الساعة النووية للتغيرات في ثابت البنية الدقيقة الفعال تزداد بمعامل من رتبة 10⁴ .
  81. ↑ بيكس، كيلد؛ كازاكوف، جورجي أ.؛ شادن، فابيان؛ مورافيتز، إيرا؛ دي كول، لوكا توسكاني؛ ريبنر، توماس؛ بارتوكوس، مايكل؛ سيكورسكي، توماس؛ شوم، ثورستن؛ تشانغ، تشوانكون؛ أوي، تيان؛ هيغينز، جاكوب س.؛ دويل، جاك ف.؛ يي، جون ؛ سافرونوفا، ماريانا س. (24 يوليو 2024). "حساسية ثابت البنية الدقيقة لانتقال الساعة النووية للثوريوم-229". arXiv : 2407.17300 [ nucl-th ]. يسمح هذا بتحديد حساسية α لـ K =5900(2300)

للمزيد من القراءة