Ученые обсудили в ЛаПлаз НИЯУ МИФИ создание сверхточных часов и нового стандарта времени

Ведущие российские и зарубежные ученые обсудили создание сверхточных оптических часов на атомных и ядерных переходах, а также установление новых стандартов времени и частоты, в дни работы международной школы, организованной Институтом ЛаПлаз НИЯУ МИФИ.

Международная школа «Перспективные стандарты времени и частоты на атомных и ядерных переходах-2021» прошла уже в третий раз. В формате онлайн в ней приняли участие российские и зарубежные ученые из институтов Европы, Америки и Австралии, а также молодые исследователи, студенты и аспиранты из НИЯУ МИФИ, МГУ, ФИАН, ВНИИФТРИ, НГУ.

Школа была посвящена новой концепции сверхточных оптических часов на основе уникального явления ядерной физики - низкоэнергетического изомерного уровня в ядре тория-229. Этот уровень обладает аномально низкой для ядерных переходов энергией (длина волны около 160 нм), большим временем жизни (порядка часа) и находится в оптическом диапазоне, доступном для прецизионной лазерной спектроскопии.

«Исследования тория-229 имеют огромное фундаментальное и прикладное значение. Они должны лечь в основу новых сверхточных оптических часов. Сферы применения такого изобретения - квантовая метрология и новый эталон времени, релятивистская геодезия и гравитационные датчики, исследования дальнего космоса и поиски физических явлений за рамками стандартной модели физики элементарных частиц», - рассказал главный научный сотрудник Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), профессор кафедры квантовой метрологии Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ Евгений Ткаля.

Как обнаружить темную материю с помощью ядерных часов и почему изменяются фундаментальные константы? Этой теме были посвящены лекции профессора Марианны Сафроновой из университета Делавэр (США) и профессора Виктора Фламбаума из Сиднейского университета (Австралия).

Руководитель российского проекта по созданию ториевого стандарта частоты профессор Евгений Ткаля рассказал о теоретических разработках способов когерентного возбуждения и наблюдения распада изомерного состояния ядра тория-229, а Алексей Дзюблик из ИЯИ Украины — о возбуждении изомера через электронные мостики. Об экспериментальных и теоретических разработках в лазерной спектроскопии ионов тория рассказали Валерий Юдин из Новосибирского университета и Алексей Сысоев из МИФИ.

 Как поместить атом тория в специальное окружение, чтобы продлить жизнь изомера на часы или вынудить его распасться за микросекунды, встроить торий в оптически-прозрачные кристаллы, удобные для измерений – эти и другие задачи решают сегодня физики с помощью компьютерного моделирования.

Александр Николаев из МГУ прочитал лекцию о квантовохимических расчетах пленения тория в кристаллизованном аргоне при температурах в несколько кельвин.  Высокоточные атомные и ядерные расчеты требуют вычислительных ресурсов тысяч современных процессоров. Марианна Сафронова рассказала об интерактивной базе атомных и спектроскопических данных, созданной ее научной группой, а также разработанных расчетных алгоритмах.

Квантовые компьютеры должны качественно повысить эффективность расчетов квантовых систем. О реализации квантовой логики на ионах рассказал член-корреспондент РАН, директор ФИАН Николай Колачевский.

Школа проведена на средства гранта Российского научного фонда 19-72-30014.