Atomure er håbløst upræcise sammenlignet med kerneure
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Atomure er håbløst upræcise sammenlignet med kerneure

Atomure kan i fremtiden blive erstattet af kerneure med hundrede gange så høj præcision.

Det fremgår af et forskningssamarbejde mellem Georgia Institute of Technology, University of Nevada i USA og University of New South Wales i Australien.

I en ny artikel, der er indsendt til Physical Review Letters, angiver forskerne en metode til et kerneur baseret på overgange i thorium-229.
Thoriumkernen 229 har en meget veldefineret tilstand, som har en energi på 7,6 elektronvolt over grundtilstanden. Denne energi har fotoner fra en laser med en bølgelængde på 163 nanometer i det ultraviolette område, som derfor kan bruges til at sætte uret i 'svingninger'.

Flere forskergrupper i verden har gennem flere år studeret thorium-229-ure. Det gælder bl.a. forskerne fra Georgia Institute of Technology, som nu har allieret sig med forskere fra University of New South Wales.

De nyeste analyser viser, at kerneuret kan opnå en nøjagtighed på 10^-19, skriver forskerne i deres artikel. Det svarer til, at et sådant ur vil vinde eller et tabe en tyvendedel sekund i tiden fra Big Bang til i dag.

»Et sådant kerneur vil være omkring 100 gange mere nøjagtigt end de bedste atomure, vi har i dag. Det vil gøre det muligt for forskere at teste fundamentale fysiske teorier med uset præcision, og det vil være et uovertruffent værktøj for anvendt fysik,« siger et af forskergruppens medlemmer, Victor Flambaum, ifølge en pressemeddelelse fra University of New South Wales.

En fordel ved et kerneur frem for et atomur vil være, at det er mindre påvirket af udefrakommende forstyrrelser, da oscillationerne foregår i kernen og ikke er knytter til elektroner, som er svagere bundet til atomet.

Dokumentation

Pressemeddelelse fra University of New South Wales
A Single-Ion Nuclear Clock for Metrology at the 19th Decimal Place

Emner : Fysik
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Info kan findes her:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_isomer

The nucleus of a nuclear isomer occupies a higher energy state than the corresponding non-excited nucleus, which exists in the lowest energy state, called the ground state. In an excited state, one or more of the protons or neutrons in a nucleus occupy a nuclear orbital of higher energy than an available nuclear orbital of lower energy. These states are analogous to excited states of electrons in atoms.

  • 0
  • 0

Som jeg forstår det benytter de sig af elektronens magnetiske felt til at på virke protonernes "spin". Der er så åbenbart et energiniveau i Thorium 229 med en forskel på 7,6 eV. Dette koncept må virke på samme måde som NMR. Dog uden det eksterne magnetfelt.

med lidt matematik og fysik kan vi indse at den valgte bølgelængde er korrekt da bølgelængden l, er udtrykt ved produktet af plancks konstant h og lysetshastighed c, divideret med energi forskellen E.

på formel

l=hc/E

hvilket resultere i en bølgelængde på 163,29 nm.

  • 0
  • 0

Ja, bortset fra at de energiniveauer der bruges i NMR er degenererede - dvs. har samme energi når magnetfeltet er nul. Magnetfeltet der skal til for at generere en energiforskel på 7.6 eV magnetisk er af størrelsesordenen 10^40T (med forbehold for fejl), så det er noget af et felt hvis det skal matche.

Kernernes energiniveauer er som elektronernes baseret på deres "orbital" vinkelmoment, deres spin, potentialbrøndens form (kvantetal n) og spin-orbit koblingen. Der er derfor en rig skalstruktur ligesom for atomets elektronsystem.

Excitation foregår præcist ligesom elektronexcitationer - hvordan det så end foregår i detaljer.

  • 0
  • 0

Det jeg undrer mig over, er hvordan et kerne(atom)ur kan være elektromagnetisk konstant når der er magnetiske påvirkninger overalt?

Godt set: Magnetiske felter er en af de sværeste ting at få styr på når du laver et atomur. USNO's nyeste "fountains" bruger fire lag "Mu-metal" til at bortlede magnetfelter med.

  • 0
  • 0

Jeg brugte en meget løs beskrivelse af, at uret sættes i 'svingninger' som jeg dog satte i anførselstegn for at vise, at det var et figurativt udtryk.

Jeg indrømmer dog, at det måske kan give en forkert opfattelse af, hvordan kerneuret rent faktisk virker. Men læs originalartiklen - som jeg har givet link til - for detaljerede oplysninger.

  • 0
  • 0

Jeg indrømmer dog, at det måske kan give en forkert opfattelse af, hvordan kerneuret rent faktisk virker. Men læs originalartiklen - som jeg har givet link til - for detaljerede oplysninger.

Så vidt jeg ved har vi kun ideen til et ur, der er meget langt til en implementeringer.

  • 0
  • 0

Det jeg undrer mig over, er hvordan et kerne(atom)ur kan være elektromagnetisk konstant når der er magnetiske påvirkninger overalt?

Eller er det bare et hypotetisk og matematisk spørgsmål alt sammen?

En af pointerne i paperet er at for denne overgang, der så vidt jeg kan forstå, er en kombineret excitation af kernen og elektronerne, er indflydelsen af et magnetfelt på start og slut-statets energi ens til første orden. Det betyder at resonansenergien (dvs- slut minus start energien) er uafhængige af svage magnetfelter.

  • 0
  • 0

Hvilken reference benyttes til at udregne præcisionen af uret? - Er præcisionen udelukkende teoretisk angivet eller sammenligner man et array af ure?

Er præcisionen så høj, at sol og måne kan påvirke denne betydeligt?

  • 0
  • 0

Hvilken reference benyttes til at udregne præcisionen af uret? - Er præcisionen udelukkende teoretisk angivet eller sammenligner man et array af ure?

Det er temmelig kompliceret, men meget groft sagt er præcisionen for "research-grade" atomfrekvensnormaler langt hen ad vejen et stykke skrivebordsarbejde hvor man estimere de enkelte bidrag og kombinerer dem til et samlet estimat.

Typisk vil man efter 3-5 år have samlet data nok via deltagelse i BIPM's papir-tidsskaler til at kunne se om estimatet holder og derfor er der endnu ikke nogen der er blevet taget i at være alt for optimistiske i deres estimater.

Her er et par gode google ord, til den længere forklaring: "allan variance", "three cornered hat"

  • 0
  • 0

Det jeg undrer mig over, er hvordan et kerne(atom)ur kan være elektromagnetisk konstant når der er magnetiske påvirkninger overalt?

Lys er ikke EM bølger og påvirkes derfor ikke af hverken E eller M - felter.

Til PHK:

Der er tale om resonansfrekvenser analogt med lydbølger, hvor resonansfrekvensen for Thorium-229 er de angivne '160 nm'.

Bemærk også at denne teknik kun vil kunne lade sig gøre for atomer > Ni.

PS: Dette er ud fra min egen teorri, så tage det ikke som en påstand, men en kort forklaring på hvordan min teori forklarer alle disse 'ting'

PPS: Gider ikke diskutere, da min teori er 100% færdig.

  • 0
  • 0

@Stig Johansen,

Er du ikke helt galt afmarcheret her?

"Light or visible light is electromagnetic radiation that is visible to the human eye, and is responsible for the sense of sight. Visible light has wavelength in a range from about 380 nanometres to about 740 nm, with a frequency range of about 405 THz to 790 THz. In physics, the term light sometimes refers to electromagnetic radiation of any wavelength, whether visible or not". http://en.wikipedia.org/wiki/Light

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten