Rusi prave superprecizan nuklearni sat
U svetu u kojem se sekunda deli na milijarditi deo, preciznost više nije luksuz, već temelj savremene civilizacije.
Od navigacije satelita i bankarskih transakcija, do internet saobraćaja i komunikacije među kontinentima, vreme je nevidljiva infrastruktura bez koje ništa ne može da funkcioniše.
Upravo zato, vest da se u Rusiji razvija tehnologija koja bi mogla da redefiniše samo poimanje vremena, deluje gotovo nestvarno. Reč je o nuklearnom satu, uređaju čija se tačnost ne meri u milionima, već u milijardama godina.
Za razliku od današnjih atomskih satova, koji se oslanjaju na oscilacije elektrona u atomima, nuklearni sat pomera granicu merenja na mnogo dublji nivo, u samo jezgro atoma, prenosi SciTechDaily.
Današnji standard vremena baziran je na atomu cezijuma-133, kod kojeg se jedna sekunda definiše kao trajanje 9.192.631.770 oscilacija tokom energetskog prelaza elektrona. Takvi satovi greše svega jednu sekundu za oko sto miliona godina, ali nisu savršeni. Elektroni su izloženi spoljnim električnim i magnetnim smetnjama, koje čak i uz najsloženije zaštite postavljaju granicu njihove stabilnosti.
Nuklearni sat rešava taj problem tako što meri vibracije unutar samog atomskog jezgra. Jezgro je oko sto hiljada puta manje od atoma i zaklonjeno je elektronskim omotačem, zbog čega je gotovo potpuno otporno na spoljne uticaje.
Teorijski, sat zasnovan na ovom principu mogao bi da izgubi jednu sekundu tek posle više milijardi godina.
Rusi ugrađuju kristale u torijum-229
Decenijama je ovakva tehnologija bila nemoguća zbog jednog velikog problema: energije potrebne za pobuđivanje jezgra bile su hiljadama puta veće od onih za elektrone i potpuno van domašaja savremenih lasera. Zato su nuklearne reakcije neuporedivo snažnije od hemijskih. Međutim, priroda je ponudila jedinstveni izuzetak, a to je izotop torijum-229.
Ovaj izotop ima posebno svojstvo: njegovo jezgro poseduje dva energetska stanja koja su izuzetno blizu jedno drugom. Ta razlika odgovara frekvenciji vakuumske ultraljubičaste svetlosti, što znači da se može pobuditi današnjim laserskim sistemima.
Trka za prvi funkcionalni nuklearni sat nije samo pitanje prestiža, već borba za tehnološku nadmoć. Onaj ko prvi savlada ovu tehnologiju, neće samo preciznije meriti vreme, već će dobiti alat za razumevanje samih osnova funkcionisanja svemira.
Posle višedecenijskih pokušaja, naučnici u Evropi i SAD su krajem 2024. i početkom 2025. godine prvi put uspeli da direktno pobude jezgro torijuma-229 laserom, čime je dokazano da je nuklearni sat zaista moguć. Time je započela globalna trka.
U toj trci Rusija ima sopstveni, drugačiji pristup. Pod okriljem državne korporacije „Rosatom”, istraživači iz Nacionalnog centra za fiziku i matematiku i Moskovskog instituta MEPhI razvijaju metodu zasnovanu na specijalnim kristalima u koje se ugrađuje torijum-229.
Prema rečima akademika Aleksandra Sergejeva, njihov sistem je jednostavniji, stabilniji i ekonomičniji od konkurentskih tehnologija. Cilj je da se dobije kompaktan, čvrst uređaj koji ne zahteva složeno lasersko hlađenje gasova, što ga čini pogodnim za rad u ekstremnim uslovima, uključujući i svemir. Oprema je već instalirana, a prvi eksperimenti su u toku.
Moguće primene u svemiru i telekomunikacijama
Moguće primene ovakvog sata prevazilaze i najambicioznije planove današnje tehnologije. U navigaciji, satelitski sistemi poput GPS-a i GLONASS-a mogli bi da dostignu preciznost pozicioniranja na nivou centimetra, što je ključno za autonomna vozila, dronove i precizne vojne operacije.
U dubokom svemiru, letelice bi mogle samostalno da izračunavaju svoj položaj bez stalne komunikacije sa Zemljom, što je presudno za misije ka Marsu i dalje.
U telekomunikacijama, nuklearni satovi bi omogućili savršenu sinhronizaciju potrebnu za buduće 6G i 7G mreže i kvantne komunikacije, gde i najmanje vremensko odstupanje dovodi do gubitka podataka.
Još fascinantnije su mogućnosti u fundamentalnoj fizici: poređenjem atomskih i nuklearnih satova naučnici bi mogli da otkriju da li se osnovne konstante prirode menjaju kroz vreme ili čak da detektuju prisustvo tamne materije.
Zbog ekstremne osetljivosti na gravitaciju, ovakvi satovi mogli bi da registruju i najsitnije promene u Zemljinom gravitacionom polju, izazvane pomeranjem magme, čime bi se otvorila vrata ranom otkrivanju potresa i vulkana, ali i daljinskom pronalaženju ruda i naftnih ležišta.
