Đồng hồ hạt nhân đầu tiên sẽ kiểm tra liệu các hằng số cơ bản có thay đổi hay không

• Vật lý hạt nhân

  • Đồng hồ hạt nhân đầu tiên sẽ kiểm tra liệu các hằng số cơ bản có thay đổi hay không
  • Việc phát hiện một chuyển tiếp có thể điều khiển bằng laser trong hạt nhân thorium-229 đã cung cấp cho các nhà vật lý một công cụ để khám phá những lực gắn kết vũ trụ

• Mở đầu

  • Vào tháng 5 năm 2024, nghiên cứu sinh Chuankun Zhang tại viện JILA đã phát hiện ra tín hiệu mà các nhà vật lý tìm kiếm suốt 50 năm
  • Ông đã bắt được tín hiệu hạt nhân thorium-229 chuyển đổi giữa hai trạng thái, qua đó xác nhận chuyển tiếp của “đồng hồ hạt nhân”
  • Phép đo này là kết quả thứ ba được công bố, sau các kết quả ở Đức và California, và chính xác hơn trước đó hàng triệu lần

• Kỳ tích của tự nhiên

  • Năm 1976, người ta phát hiện tính đặc biệt của đồng vị thorium-229, một sản phẩm phụ từ nghiên cứu vũ khí hạt nhân thời Chiến tranh Lạnh
  • Electron hấp thụ năng lượng từ bên ngoài để chuyển sang trạng thái kích thích rồi sau đó quay lại trạng thái cơ bản
  • Khái niệm thời gian hiện đại được định nghĩa thông qua quá trình này

• Đo lường hằng số

  • Chuyển tiếp hạt nhân của thorium-229 nằm trong dải năng lượng có thể được kích thích bằng các laser hiện có
  • Có thể dùng chuyển tiếp này để quan sát xem các hằng số cơ bản của vật lý có thay đổi theo thời gian hay không
  • Các nhà vật lý lý thuyết cho rằng có thể dùng chuyển tiếp này để kiểm tra liệu các định luật tự nhiên có thay đổi hay không

• Cuộc đua bắt đầu

  • Nhiều nhóm nghiên cứu đang cạnh tranh để chế tạo đồng hồ hạt nhân đầu tiên
  • Nhiệm vụ then chốt là tìm ra chính xác mức năng lượng laser cần thiết
  • Một bước đột phá từ CERN đã đẩy nhanh tiến độ nghiên cứu

• Kết quả và triển vọng

  • Nhiều nhóm nghiên cứu gần như đồng thời thành công trong việc dùng laser để kích thích chuyển tiếp của thorium-229
  • Kết quả này sẽ là phép đo chính xác nhất trong vài năm tới
  • Giờ đây có thể sử dụng công cụ này để nghiên cứu các hằng số cơ bản

Tóm tắt của GN⁺

• Bài viết này nói về quá trình tạo ra đồng hồ hạt nhân thông qua chuyển tiếp của hạt nhân thorium-229
• Đồng hồ hạt nhân là một công cụ quan trọng để kiểm tra xem các hằng số cơ bản của vật lý có thay đổi theo thời gian hay không
• Nghiên cứu này cho phép thực hiện các phép đo chính xác hơn rất nhiều so với đồng hồ nguyên tử hiện có
• Trong tương lai, công cụ này có thể được dùng để nghiên cứu liệu các định luật tự nhiên có thay đổi hay không
• Một dự án có chức năng tương tự là các nghiên cứu về đồng hồ nguyên tử hiện có