В Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ» идет работа по созданию системы спектроскопии ядер тория-229, заказчиком которой выступает РФЯЦ ВНИИЭФ. Система будет представлять собой лабораторный макет ядерных часов на изотопе тория-229. По словам руководителя проекта, заведующего кафедрой «Физико-технические проблемы метрологии» НИЯУ МИФИ Петра Борисюка, «сейчас мы делаем систему на основе крио-кристаллов криптона и ксенона – это благородные газы, которые ни с чем не взаимодействуют. Если их охладить до криотемпературы, они вначале конденсируются в жидкое состояние, а затем кристаллизуются. На основе этих крио-кристаллов мы создаем лазер, который позволит провести спектроскопию ядер тория-229».
Данная система имеет самое прямое отношение созданию сверхточных ядерных часов нового поколения. Как объясняет Петр Борисюк, В качестве маятника (осциллятора) в ядерных часах планируется использовать ядерный переход в изотопе тория-229 – это аномальное низколежащее изомерное состояние, самое низколежащее из всех ядерных состояний, которые известны на сегодняшний день. Энергия этого ядерного перехода находится в области вакуумного ультрафиолета (то есть ультрафиолета, который в атмосфере поглощается кислородом). Длина волны излучения этого ядерного перехода, по последним данным, находится в области 148 нанометров и измерена достаточно точно зарубежными учеными.
«Сейчас нам необходимо провести независимое измерение энергии этого ядерного состояния, - поясняет ученый. - Для этого необходимо возбудить ядро – попасть лазером в резонанс линии возбуждения ядра тория-229. При распаде возбужденных ядер тория-229 будет излучаться гамма-фотон, который регистрируется с помощью специальных детекторов, чувствительных в области вакуумного ультрафиолета. Регистрация такого сигнала будет означать, что мы возбуждаем ядра тория-229, а частота лазера при этом будет соответствовать энергии резонансного поглощения ядер тория-229».
На сегодняшний день в России нет источников лазерного излучения на данную длину волны, поэтому в МИФИ предстоит создать и реализовать экспериментально подобную систему. Как только это будет реализовано, в России появится лазер, привязанный к ядерному переходу.
«Создание этой системы спектроскопии станет первой ступенью реализации ядерного стандарта времени и частоты, или ядерного гравиметра», - констатирует Петр Борисюк.