Ανακάλυψη πυρηνικού ρολογιού:Δοκιμή των θεμελιωδών σταθερών του Σύμπαντος

Μια εξαιρετικά ακριβής μέτρηση μιας μετάβασης στις καρδιές των ατόμων θορίου δίνει στους φυσικούς ένα εργαλείο για να διερευνήσουν τις δυνάμεις που δεσμεύουν το σύμπαν.

Η ανακάλυψη μιας ελεγχόμενης από λέιζερ μετάβασης στον ατομικό πυρήνα του θορίου-229 σηματοδοτεί την αυγή του «πυρηνικού ρολογιού».

Nash Weerasekera για το Quanta Magazine

Εισαγωγή

Στις 11:30 μια νύχτα του Μαΐου 2024, ένας μεταπτυχιακός φοιτητής, ο Chuankun Zhang, είδε ένα σήμα που οι φυσικοί αναζητούσαν εδώ και 50 χρόνια. Καθώς ανέβαινε μια κορυφή από το στατικό στην οθόνη του στο ερευνητικό ινστιτούτο JILA στο Boulder του Κολοράντο, ο Zhang έβαλε ένα στιγμιότυπο οθόνης σε μια ομαδική συνομιλία με τους τρεις συνεργάτες του στο εργαστήριο. Ένας-ένας σηκώθηκαν από το κρεβάτι και έμπαιναν μέσα. Μετά από αρκετούς ελέγχους για να βεβαιωθούν ότι αυτό που κοιτούσαν ήταν αληθινό - ένα σήμα από έναν πυρήνα θορίου-229 που εναλλάσσεται μεταξύ δύο καταστάσεων, γνωστό ως μετάβαση του "πυρηνικού ρολογιού" - οι νεαροί ερευνητές έβγαλαν μια selfie για να τιμήσουν τη στιγμή. Ώρα:3:42 π.μ.

Στην εβδομαδιαία συνάντησή τους αργότερα εκείνο το πρωί με τον αρχηγό της ομάδας τους, τον Jun Ye, κατασκευαστή του πιο ακριβούς ατομικού ρολογιού στον κόσμο, αποφάσισαν να το παίξουν cool. «Ήταν όλοι με πόκερ», είπε ο Ye, μέχρι που ο Zhang μοιράστηκε μια διαφάνεια που εμφανίζει την πολυπόθητη κορυφή. Δάκρυα πλημμύρισαν τα μάτια του Ye's καθώς η ομάδα τσίμπησε ποτήρια σαμπάνιας στις 9:30 π.μ.

Η μέτρηση της ομάδας, που αναφέρθηκε στις 4 Σεπτεμβρίου 2024, στο περιοδικό Nature , είναι η τρίτη παρατήρηση της μετάβασης με θόριο-229 που δημοσιεύτηκε τους τελευταίους τέσσερις μήνες, μετά τα αποτελέσματα από τη Γερμανία και την Καλιφόρνια. Αλλά η νέα μέτρηση είναι εκατομμύρια φορές πιο ακριβής από τις άλλες και σηματοδοτεί το τέλος μιας μαραθώνιας αναζήτησης για την ακριβή συχνότητα λέιζερ που απαιτείται για να προκληθεί η μετάβαση του πυρηνικού ρολογιού. "Αυτή η εργασία είναι ένα απίστευτο τεχνικό επίτευγμα", δήλωσε η Hannah Williams, φυσική στο Πανεπιστήμιο Durham στο Ηνωμένο Βασίλειο που δεν συμμετείχε στην εργασία.

Το πιο σημαντικό, ξεκινά μια νέα προσπάθεια:οι ερευνητές θα προσπαθήσουν τώρα να χρησιμοποιήσουν τη μετάβαση για να παρατηρήσουν εάν οι νόμοι της φυσικής ποικίλλουν με την πάροδο του χρόνου, όπως προβλέπεται από πολλές θεωρίες της θεμελιώδης φυσικής. Χάρη σε μια φαινομενικά τυχαία, σχεδόν ακριβή ακύρωση δύο από τις τέσσερις δυνάμεις της φύσης στον πυρήνα του θορίου-229, η μετάβαση του πυρηνικού ρολογιού είναι εξαιρετικά ευαίσθητη στις αλλαγές αυτών των δυνάμεων. Η μέτρηση αυτής της μετάβασης θορίου-229 σε διαφορετικούς χρόνους θα μπορούσε επομένως να αποκαλύψει οποιαδήποτε μεταβλητότητα στις θεμελιώδεις σταθερές της φυσικής.

«Το βλέπω ως την αρχή ενός όμορφου ταξιδιού», είπε η Ασημίνα Αρβανιτάκη, θεωρητική φυσική στο Perimeter Institute for Theoretical Physics στον Καναδά, η οποία επίσης δεν συμμετείχε. "Τώρα μετρήσαμε αυτό το φρικιό της φύσης. Αλλά για να χρησιμοποιήσουμε το φρικτό του, πρέπει να γίνει πολλή δουλειά."

Freak of Nature

Οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι υπάρχει κάτι ιδιαίτερο σχετικά με το ισότοπο θόριο-229 το 1976, όταν μελέτησαν για πρώτη φορά αυτό το υποπροϊόν της έρευνας για τα πυρηνικά όπλα του Ψυχρού Πολέμου.

Τα άτομα βρίσκονται συνήθως σε αυτό που ονομάζεται θεμελιώδης κατάσταση, στην οποία όλα τα ηλεκτρόνια περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα με σταθερό τρόπο. Αλλά ένα ηλεκτρόνιο μπορεί επίσης να απορροφήσει ενέργεια από τον έξω κόσμο με τη μορφή ενός φωτονίου και να διεγερθεί, να φερμουάρ γύρω από το άτομο πιο γρήγορα για μια στιγμή, μετά να εκπέμπει ξανά το φωτόνιο και να επιστρέψει στη βασική κατάσταση. Το φωτόνιο πρέπει να έχει ακριβώς τη σωστή ποσότητα — ή «κβαντικό» — ενέργειας για να διεγείρει το ηλεκτρόνιο.

Η σύγχρονη έννοια του χρόνου στην πραγματικότητα ορίζεται από αυτή τη διαδικασία. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν λέιζερ για να λούσουν ένα άτομο καισίου με φωτόνια. Στη συνέχεια, μεταβάλλουν το μήκος κύματος του λέιζερ έως ότου τα φωτόνια του έχουν το καθένα τη σωστή ενέργεια για να διεγείρει ένα ηλεκτρόνιο. Αυτό το εξαιρετικά ακριβές μήκος κύματος ορίζει στη συνέχεια το διεθνές πρότυπο για ένα δευτερόλεπτο, που είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να περάσουν 9.192.631.770 από αυτά τα μήκη κύματος ένα δεδομένο σημείο στο διάστημα.

Μια ομάδα στο εργαστήριο του Jun Ye (πάνω), με επικεφαλής τον μεταπτυχιακό φοιτητή Chuankun Zhang (κάτω), δημοσίευσε μια εξαιρετικά ακριβή μέτρηση της μετάβασης του πυρηνικού ρολογιού στο περιοδικό Nature.

Μια ομάδα στο εργαστήριο του Jun Ye (αριστερά), με επικεφαλής τον μεταπτυχιακό φοιτητή Chuankun Zhang (δεξιά), δημοσίευσε μια εξαιρετικά ακριβή μέτρηση της μετάβασης του πυρηνικού ρολογιού στο περιοδικό Nature.

Από αριστερά:Geoffrey Wheeler; Kenna Hughes-Castleberry/JILA

Οι πυρήνες, οι σφιχτές μπάλες νετρονίων και πρωτονίων στον πυρήνα κάθε ατόμου, έχουν επίσης εδαφικές και διεγερμένες καταστάσεις, στις οποίες ένα από τα συστατικά πρωτόνια ή νετρόνια τους απορροφά ένα φωτόνιο και στροβιλίζεται για λίγο πιο ενεργειακά. Αλλά αυτά τα σωματίδια είναι συσκευασμένα πολύ πιο σφιχτά από τα ηλεκτρόνια, επομένως χρειάζονται πολύ περισσότερα ενεργητικά φωτόνια - ακτίνες γάμμα - για να τα διεγείρουν. Είναι πολύ πιο δύσκολο να παραχθούν σε μεγάλες ποσότητες ή με ακριβή ενέργεια.

Ο πυρήνας του θορίου-229, ωστόσο, είναι διαφορετικός.

Από τη δεκαετία του 1950 έως τη δεκαετία του 1970, οι Ηνωμένες Πολιτείες παρήγαγαν περίπου δύο τόνους ουρανίου-233, ένα σχάσιμο υλικό για όπλα που ερευνούνταν ως πιθανή εναλλακτική λύση στο ουράνιο-235 και το πλουτώνιο-239 στην έρευνα για τα ατομικά όπλα. Το πρόγραμμα τελικά διαλύθηκε, αφήνοντας πίσω μόνο μερικές δεξαμενές ραδιενεργού υγρού. Αλλά όταν οι πυρηνικοί φυσικοί Larry Kroger και Charles Reich στο Εθνικό Εργαστήριο του Αϊντάχο μελέτησαν την ακτινοβολία που προερχόταν από αυτό το υγρό το 1976, βρήκαν έμμεσες ενδείξεις ότι ο «θυγατρικός» πυρήνας του ουρανίου-233 (το προϊόν της ραδιενεργής αποσύνθεσής του), το θόριο-229, είχε μια μυστηριώδη κατάσταση που περιλάμβανε πολύ λιγότερο διεγερμένη πυρηνική ενέργεια από την αναμενόμενη.

Κάθε πυρήνας ζει σε μια τεταμένη διελκυστίνδα μεταξύ δύο από τις δυνάμεις της φύσης. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη μεταξύ των θετικά φορτισμένων πρωτονίων του προσπαθεί να το διασπάσει, ενώ η ισχυρή δύναμη συγκρατεί τη δέσμη ενωμένη. Η διέγερση ενός νετρονίου ή πρωτονίου αναγκάζει τον πυρήνα να εγκατασταθεί σε μια νέα, πιο ενεργητική ισορροπία μεταξύ των δύο δυνάμεων.

Οι ερευνητές του Αϊντάχο παρατήρησαν ότι η αντιστροφή της εγγενούς γωνιακής ορμής ή «σπιν» του εξώτατου νετρονίου του θορίου-229 φαινόταν να παίρνει 10.000 φορές λιγότερη ενέργεια από μια τυπική πυρηνική διέγερση. Το αλλοιωμένο σπιν του νετρονίου αλλάζει ελαφρώς τόσο τις ηλεκτρομαγνητικές όσο και τις ισχυρές δυνάμεις, αλλά αυτές οι αλλαγές τυχαίνει να ακυρώνουν η μία την άλλη σχεδόν ακριβώς. Κατά συνέπεια, η διεγερμένη πυρηνική κατάσταση ελάχιστα διαφέρει από τη βασική κατάσταση. Πολλοί πυρήνες έχουν παρόμοιες μεταβάσεις περιστροφής, αλλά μόνο στο θόριο-229 αυτή η ακύρωση είναι τόσο σχεδόν τέλεια.

«Είναι τυχαίο», είπε ο Victor Flambaum, ένας θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας στο Σίδνεϊ. "A priori, δεν υπάρχει ιδιαίτερος λόγος για το θόριο. Είναι απλώς πειραματικό γεγονός." Αλλά αυτό το ατύχημα δυνάμεων και ενέργειας έχει μεγάλες συνέπειες.

Ρολογισμός των σταθερών

Χρειάστηκαν δεκαετίες για να συνειδητοποιήσουν οι επιστήμονες πόσο ιδιαίτερο είναι το θόριο-229 και τι να κάνουν με αυτό.

Η μέτρηση του 1976 από τους Kroger και Reich ήταν ανακριβής, επειδή πραγματοποιήθηκε στο θορυβώδες λουτρό ακτινοβολίας που παράγουν τα απόβλητα ουρανίου-233. Δεν μπορούσαν να δουν τα πραγματικά χαμηλής ενέργειας φωτόνια που απελευθερώθηκαν όταν οι πυρήνες αποσυντέθηκαν στη θεμελιώδη κατάσταση. συμπέραναν μόνο την ενέργεια έμμεσα από το μοτίβο της πιο ισχυρής ακτινοβολίας γάμμα που εκπέμπεται από πιο διεγερμένους πυρήνες.

Το 1990, ο Ράιχ και ένας συνάδελφός του επανέλαβαν αυτή τη μέτρηση πιο προσεκτικά και διαπίστωσαν ότι η ενέργεια της διεγερμένης κατάστασης ήταν ακόμη μικρότερη - πάνω από 10 φορές μικρότερη - από ό,τι αρχικά πίστευαν. Ενώ οι πυρηνικές μεταβάσεις απαιτούν συχνά εκατομμύρια ηλεκτρονιοβολτ, το θόριο-229 χρειάζεται λιγότερο από 10. Αυτό ήταν μια πραγματική αλλαγή του παιχνιδιού:Κανένα άλλο ισότοπο δεν έχει πυρηνική μετάβαση στο ενεργειακό εύρος των συμβατικών λέιζερ, το οποίο μπορεί να προσφέρει την ενέργεια για να ενεργοποιήσει τη μετάβαση αξιόπιστα και με ακρίβεια. «Σε ολόκληρο το διάγραμμα όλων των πυρήνων, είναι ο μόνος», είπε ο Έρικ Χάντσον, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες.

Η ομάδα του Eric Hudson στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες ανέφερε μια μέτρηση της μετάβασης του πυρηνικού ρολογιού το καλοκαίρι.

David Esquivel/UCLA

Αν κάποιος μπορούσε να απομονώσει αυτούς τους πυρήνες από αυτό το ραδιενεργό περιβάλλον και να ταιριάξει την ενέργεια ενός υπεριώδους λέιζερ σε αυτή τη διεγερμένη κατάσταση, θα μπορούσε να τον πυροδοτήσει κατά βούληση, όπως ακριβώς μπορεί με ένα ηλεκτρόνιο.

Η συντριπτική πλειονότητα των «απορριμμάτων» ουρανίου-233 της κυβέρνησης εξακολουθούσε να βρίσκεται σε φυλασσόμενα δωμάτια στα εργαστήρια του Idaho και του Oak Ridge. «Ο προϋπολογισμός τους ήταν περίπου 20 εκατομμύρια δολάρια το χρόνο για να κάθονται εκεί και να παρακολουθούν τα πράγματα, ώστε να μην μπαίνει κανείς και να τα κλέβει», είπε ο Saed Mirzadeh, ένας ραδιοχημικός που εργάστηκε για 31 χρόνια στο Oak Ridge. «Κάθονταν εκεί και κάπνιζαν τα τσιγάρα τους με τα όπλα στο λαιμό τους.»

Το 1994, ο Mirzadeh, ο οποίος γνώριζε για το έργο της ομάδας του Αϊντάχο, έπεισε το εργαστήριο να του δώσει πρόσβαση στις δεξαμενές με επικίνδυνο υγρό. Ανέπτυξε μια μέθοδο για να διαχωρίσει τα άτομα ουρανίου που είχαν ήδη διασπαστεί σε θόριο-229 από αυτά που δεν είχαν διασπαστεί. «Την πρώτη φορά που το κάναμε πραγματικά, υπήρχαν φρουροί με πολυβόλα έξω από το εργαστήριο», είπε. Το μεγαλύτερο μέρος του υπάρχοντος αποθέματος θορίου-229 στον κόσμο, σημείωσε, προέρχεται από τις προσπάθειές του.

Άρχισαν να προκύπτουν ιδέες για το πώς να αξιοποιηθεί ένας τόσο μοναδικός πυρήνας. Το 2003, ο Ekkehard Peik και ο Christian Tamm στο Ομοσπονδιακό Φυσικό και Τεχνικό Ινστιτούτο (PTB), το ινστιτούτο μετρολογίας της Γερμανίας, πρότειναν τη χρήση του για την κατασκευή ενός πυρηνικού ρολογιού. Δεδομένου ότι οι πυρήνες θωρακίζονται από τον έξω κόσμο από τα σύννεφα ηλεκτρονίων τους, συνειδητοποίησαν ότι ένα ρολόι που βασίζεται σε άτομα θορίου-229 θα ήταν απρόσβλητο σε πολλές από τις παρεμβολές στο φόντο που μάστιζε τα καλύτερα ατομικά ρολόγια εκείνη την εποχή.

Στη συνέχεια, ο Flambaum έδειξε ότι ένα τόσο ευαίσθητο, απομονωμένο ρολόι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να δοκιμάσει τη σταθερότητα της ίδιας της φύσης.

Ο Ekkehard Peik στο Ομοσπονδιακό Φυσικό και Τεχνικό Ινστιτούτο στη Γερμανία και οι συνεργάτες του ήταν οι πρώτοι που ενθουσίασαν τη μετάβαση του πυρηνικού ρολογιού με λέιζερ νωρίτερα φέτος.

Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Οι φυσικοί έχουν αναπτύξει εξισώσεις για να χαρακτηρίσουν τις δυνάμεις που δεσμεύουν το σύμπαν, και αυτές οι εξισώσεις συνδυάζονται με περίπου 26 αριθμούς που ονομάζονται θεμελιώδεις σταθερές. Αυτοί οι αριθμοί, όπως η ταχύτητα του φωτός ή η σταθερά της βαρύτητας, καθορίζουν πώς λειτουργούν τα πάντα στο σύμπαν μας. Αλλά πολλοί φυσικοί πιστεύουν ότι οι αριθμοί μπορεί στην πραγματικότητα να μην είναι σταθεροί.

Θεωρητικές ιδέες όπως η θεωρία χορδών που προσπαθούν να οικοδομήσουν μια βαθύτερη, πληρέστερη κατανόηση του από πού προέρχονται οι δυνάμεις συχνά προβλέπουν ότι αυτοί οι αριθμοί, ακόμη και η ταχύτητα του φωτός, αλλάζουν ελαφρώς με την πάροδο του χρόνου. Με άλλα λόγια, οι σταθερές μπορεί να προκύψουν από υποκείμενα φαινόμενα ή διαδικασίες που είναι οι ίδιες δυναμικές. Αυτό προβλέπεται επίσης από μια από τις πιο δημοφιλείς θεωρίες της σκοτεινής ύλης, την αόρατη ουσία που επιπλέει μέσα και γύρω από τους γαλαξίες. Εάν η σκοτεινή ύλη αποτελείται από κυματοειδή σωματίδια που ονομάζονται αξιόνια, τότε η μεταβαλλόμενη πυκνότητα των αξόνων από τόπο σε τόπο θα πρέπει να προκαλέσει την ταλάντωση ορισμένων από τις δυνάμεις προς τα πάνω και προς τα κάτω.

Αυτές οι μικρές τροποποιήσεις στους νόμους της φύσης θα μπορούσαν να διαταράξουν ελαφρώς τη λεπτή πράξη εξισορρόπησης που λαμβάνει χώρα μέσα στον πυρήνα κάθε ατόμου, μεταβάλλοντας τις ενέργειες των καταστάσεων του. Οι ενέργειες των πυρηνικών καταστάσεων προέρχονται από την προσθήκη και την αφαίρεση των τεράστιων ηλεκτρομαγνητικών και ισχυρών δυνάμεων που δρουν σε όλα τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Ακόμη και μια σχετικά μικρή αλλαγή στη δύναμη μιας από αυτές τις δυνάμεις θα είχε ως αποτέλεσμα μια ουσιαστική μετατόπιση της ενέργειας. Η μετατόπιση θα ήταν ιδιαίτερα αισθητή όταν εφαρμοστεί στην εξαιρετικά μικροσκοπική ενέργεια της μετάβασης θορίου-229.

Κατά τη διάρκεια των δεκαετιών 2000 και 2010, πολλές ομάδες μπήκαν στον αγώνα για την κατασκευή του πρώτου πυρηνικού ρολογιού. Για να κερδίσουν, έπρεπε να καταλάβουν την ακριβή ενέργεια που θα χρειαζόταν ένα λέιζερ για να διεγείρει την εν λόγω πυρηνική κατάσταση, που τώρα ονομάζεται μετάβαση του πυρηνικού ρολογιού.

Φινίρισμα φωτογραφίας

Η υπάρχουσα εκτίμηση της ενέργειας που απαιτείται για τη μετάβαση του πυρηνικού ρολογιού ήταν χίλιες φορές λιγότερο ακριβής από τα μήκη κύματος των λέιζερ με τα οποία οι ερευνητές προσπαθούσαν να το διερευνήσουν. Έτσι υπήρχαν χιλιάδες μήκη κύματος λέιζερ προς αποκλεισμό. Αφού συντόνισαν ένα λέιζερ σε ένα από αυτά τα μήκη κύματος, οι ερευνητές έπρεπε να παγιδεύσουν μερικά άτομα θορίου-229, να τα χτυπήσουν με το λέιζερ και μετά να περιμένουν τα φωτόνια που θα έδειχναν ότι είχαν διεγείρει την κατάσταση. Αυτή η διαδικασία εξάλειψης απλώς θα διαρκούσε πολύ.

Ακολουθώντας το παράδειγμα του Hudson, οι ομάδες άρχισαν να κατασκευάζουν στερεές κρυσταλλικές ενώσεις με το θόριο ενσωματωμένο μέσα - μια προσέγγιση που αναφέρεται στην αρχική πρόταση των Peik και Tamm. Οι κρύσταλλοι μπορούν να χωρέσουν τετράδισεκα άτομα αντί για λίγα, έτσι ένα λέιζερ θα μπορούσε να αποκλείσει τα μήκη κύματος σε ένα γρήγορο κλιπ.

Μια σημαντική ανακάλυψη πέρυσι στο CERN οδήγησε τον αγώνα σε υπερένταση. Όπως και στις παλαιότερες μελέτες του Αϊντάχο, η ομάδα του CERN παρήγαγε διεγερμένο θόριο-229 μέσω ραδιενεργής αποσύνθεσης και μετά εξέτασε τα φωτόνια που εξέρχονται. Βρήκαν όμως έναν τρόπο να το κάνουν σε ένα πολύ πιο ήσυχο περιβάλλον, το οποίο τους επέτρεψε να μετρήσουν απευθείας τις αδύναμες ακτίνες του υπεριώδους φωτός που προέρχονται από τη μετάβαση του πυρηνικού ρολογιού και να κάνουν μια πιο αυστηρή εκτίμηση για την ενέργεια μετάβασης.

Η ενημερωμένη εκτίμηση της ομάδας του CERN περιόρισε την αναζήτηση των κυνηγών μήκους κύματος από ένα ολόκληρο δάσος σε ένα μικρό σώμα δέντρων, το οποίο άρχισαν αμέσως να καθαρίζουν. Τον Απρίλιο του τρέχοντος έτους, μια ευρωπαϊκή ομάδα έγινε η πρώτη που ανέφερε ότι είχε ερευνήσει το κράτος με λέιζερ. Ο Peik συνέβαλε με την τεχνογνωσία του στο λέιζερ και η συνεργασία χρησιμοποίησε μια μονάδα παραγωγής ενέργειας που αναπτύσσεται κρυστάλλων που χτίστηκε από τον φυσικό Thorsten Schumm στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης.

Η ομάδα του Hudson ήταν ακριβώς στο τακούνι της — ένα έγγραφο που ανέφερε την ανακάλυψή τους δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters τον Ιούλιο.

Η ομάδα του Ye's στο JILA είχε επίσης αποκτήσει έναν από τους κρυστάλλους του Schumm και αγωνιζόταν να διεγείρει επίσης τη μετάβαση στο θόριο-229. Για χρόνια, η ομάδα χρησιμοποιεί την οξυδέρκεια της κατασκευής ρολογιών για να κατασκευάσει ένα ειδικό υπεριώδες λέιζερ με μοναδικό σκοπό να μετατρέψει το θόριο-229 σε πυρηνικό ρολόι. Το λέιζερ επιτρέπει στον Ye και την ομάδα του να δοκιμάσουν πολλά μήκη κύματος ταυτόχρονα για να κλείσουν σε κάθε μετάβαση που αναζητά. Το νέο έγγραφο της ομάδας του κλείνει αυτήν την τριάδα παράλληλων ανακαλύψεων με αυτό που θα είναι πιθανότατα η πιο ακριβής μέτρηση της ενέργειας του κράτους για τα επόμενα χρόνια.

"Αυτά τα αποτελέσματα έχουν βγει όλα σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα", είπε ο Williams, "έτσι είναι πολύ συναρπαστικό ως προς το τι πρόκειται να κάνουν στη συνέχεια."

Το αποτέλεσμα ξεκινά το ρολόι στη δοκιμή των δυνάμεων της φύσης από το θόριο. «Τώρα αρχίζει η διασκέδαση», είπε ο Hudson, ενθουσιασμένος που χρησιμοποίησε το νέο εργαλείο για τη μελέτη θεμελιωδών σταθερών. "Μπορούμε πραγματικά να κάνουμε αυτά τα πράγματα."

Η ενέργεια του πυρηνικού κράτους του θορίου είναι πολύ πιο ευαίσθητη στις διακυμάνσεις των θεμελιωδών σταθερών από ό,τι σε οποιαδήποτε ατομική κατάσταση. Αλλά οι επιστήμονες θα χρειαστεί να βελτιώσουν την ακρίβεια των μετρήσεών τους ακόμη περισσότερο για να παρατηρήσουν αλλαγές πιο ανεπαίσθητες από αυτές που έχουν ήδη αποκλειστεί από τα συμβατικά ατομικά ρολόγια. Επί του παρόντος, ο Ye μπορεί να μετρήσει τη μετάβαση του πυρηνικού ρολογιού με ακρίβεια ενός μέρους στο τρισεκατομμύριο, αλλά οι πιθανές παραλλαγές θα ήταν τόσο μικρές όσο ένα μέρος στα 10 τρισεκατομμύρια. "Είναι πολλά χρόνια στο δρόμο", είπε.

Τελικά, ωστόσο, κάποια παλιά υποπροϊόντα του Ψυχρού Πολέμου θα μπορούσαν να δώσουν τα πρώτα στοιχεία για βαθύτερη, άγνωστη ακόμα φυσική που βρίσκεται κάτω από το σύμπαν που βλέπουμε. «Τις ονομάζουμε σταθερές, αλλά γιατί;» ρώτησε ο Χάντσον. "Τίποτα δεν είναι ποτέ τόσο απλό όταν κάνεις ζουμ και το κοιτάς."

Το ενημερωτικό δελτίο Quanta

Λάβετε highlights από τις πιο σημαντικές ειδήσεις που παραδίδονται στα εισερχόμενά σας στο email σας

Επίσης στη Φυσική

Σχόλιο σε αυτό το άρθρο

Επόμενο άρθρο

Πώς το πεδίο Higgs (στην πραγματικότητα) δίνει μάζα σε στοιχειώδη σωματίδια