핵시계는 원자시계보다 더 정확하다.
핵시계는 원자 시계보다 훨씬 우수하다고 여겨지는데, 원자 시계는 원자 전자의 에너지 변화를 통해 1초의 지속 시간을 측정하며 현재 시간 측정 기술의 정점으로 꼽힙니다.
하지만 최근 연구원들은 원자핵(원자의 중심)과 같이 훨씬 더 측정하기 어려운 대상을 이용해 진동을 유발하고 측정함으로써 정확도를 향상시킬 수 있는 기술을 개발했습니다.
핵시계의 작동 원리: 과학자들은 자외선 신호의 파장을 측정하여 원자핵에 영향을 미치는 에너지 펄스의 주파수를 측정합니다. 이러한 파장은 더 높은 주파수로 진동하는 핵 전이를 일으켜 더욱 정밀한 시간 측정을 가능하게 합니다. (이미지: 미국 국립표준기술연구소)
핵시계를 만들기 위해 과학자들은 자외선을 이용하여 고체 결정 내의 토륨-229 원자핵을 자극했습니다. 그런 다음 핵에 영향을 미치는 에너지 펄스의 주파수(기존 시계의 진자와 같은 원리)를 측정하고, 광학 주파수 빗이라는 기기를 사용하여 자외선의 파장을 계수했습니다.
원자핵 내부에서 에너지 도약을 일으키려면 원자시계에 사용되는 것보다 훨씬 높은 주파수의 신호가 필요합니다. 초당 파동 주기가 더 많기 때문에 이 방법은 더 정확한 시간 측정을 제공할 것으로 기대됩니다.
핵시계는 아직 개발 단계에 있지만, 시간 측정뿐 아니라 물리학 연구에도 혁신을 가져올 수 있고, 나아가 과학자들이 우주의 구조를 연구하는 방식에도 영향을 줄 수 있다는 것을 연구자들은 인식하고 있습니다.
이 시제품은 이제 원자 시계만큼 정확하며, 9월 4일 학술지 네이처에 발표된 연구에 따르면 향후 버전은 더욱 정확하고 안정적일 것으로 예상됩니다.
콜로라도 볼더 대학교와 미국 국립표준기술연구소(NIST)의 지원을 받는 연구센터인 JILA의 대학원생이자 이번 연구의 주 저자인 추안쿤 장은 "몇 가지 요소를 강화하여 정확도를 높일 수 있다"고 말했다.
물리학 혁명?
널리 알려진 바와 같이, 원자시계는 기존 시계보다 훨씬 정확합니다. 수십 년 동안 원자시계는 우주 탐사 및 국제 표준시 추적을 위한 GPS 기술에 사용되어 왔습니다.
더욱이, 원자시계의 정확성과 안정성은 과학자들에게 지진, 중력장, 시공간을 연구하는 데 필수적인 도구를 제공해 왔습니다.
핵시계를 작동시키기 위해 과학자들은 자외선을 이용하여 토륨-229 원자의 핵을 여기시켰다. 사진: JILA
하지만 원자 시계도 동기화 불량에 취약합니다. 저자 장은 전자기 간섭이 들뜬 전자를 교란시켜 시간 측정의 정확도에 영향을 미칠 수 있다고 지적합니다.
이번 연구에 참여하지 않은 텍사스 A&M 대학교 물리학 명예교수 올가 코차롭스카야 박사는 이러한 지역들이 "상당히 활성화될 가능성이 높다"고 말했다.
그녀는 핵시계가 원자시계와 달리 고진공 조건, 극한의 냉각 또는 자기장 및 전기적 간섭으로부터의 차폐가 필요하지 않기 때문에 더 정확할 뿐만 아니라 더 간단하고 휴대하기 쉽다고 덧붙였습니다.
과학자들에 따르면, 핵시계가 원자시계의 효율성을 능가하거나 대체하기까지는 아직 많은 조건이 충족되어야 하지만, 이러한 연구 결과는 그 시기가 멀지 않았음을 보여준다.
하짱 (CNN 보도에 따르면)
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출처: https://www.congluan.vn/dong-ho-hat-nhan-den-gan-thuc-te-nho-nhung-dot-pha-vat-ly-moi-post312059.html
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