好意思国加州大学洛杉矶分校（UCLA），近日杀青了一项看似弗成能的惊东谈主冲破，他们让激光插足原子核，并引发中子来测量原子核的能量现象播色网，从而可能让科学家们在期间、引力偏激他领域，获取远超电子引发几个数目级的测量精度，东谈主类对期间的掌控，也将由原子钟级插足原子核钟级，有望发现基本物理常数更细微的变化，带来咱们对天地更深入的签订，以及更精准的深空导航和通讯等执行期骗。
浮浅来说，就像是有个远方的高档文静，他们通过辐射激光来探伤咱们地球，以前只可不雅察到通盘城市的玄虚，目下通过这种改革时刻，他们不仅能看到城市中的某个畅通场，还能精准不雅察到场上某个足球畅通员的一颦一笑，他们对咱们的了解是不是一下就豁然轩敞了？
此前咱们用在GPS卫星等精密系统上的最精准原子钟，如铯原子钟，是通过引发原子外层电子的跃迁来杀青的，天然终点精准，但仍然会受到温度变化、重力、磁场等的影响。
畴昔数十年来，科学家们一直但愿用激光引发原子核中的中子来杀青更精准的测量，因为原子核中核力极强，受环境打扰的影响极小。然则用激光脱手这么的核跃迁却一直莫得见效过，性爱经历这主若是因为原子核周围的电子在高速畅通，更容易与光子发生作用，给与或散射大部分入射光，庇荫光子到达原子核。
加州大学洛杉矶分校物理学和天文体素质埃里克·哈德森 (Eric Hudson) 指点的团队，将钍-226原子镶嵌富含氟的高度透明晶体中，让电子与氟紧密集结，从而允许较粗劣量的光子到达原子核。
这是因为氟是一种极强的电负性元素，不错酿成终点强的化学键。当钍原子被镶嵌富含氟的晶体中时，氟原子会与钍的外层电子酿成热烈的化学键，被紧密地敛迹在氟原子周围，就\"像苍蝇被蜘蛛网粘住\"相通难以“抗争”，大大减少了电子的解放度。
而电子被紧密敛迹，意味着它们被引发到更高能级需要比庸碌更多的能量，换句话说播色网，电子的引发能级被提高了。这么较粗劣量的光子就能\"绕过\"电子，径直到达原子核。
色哥这就像电子高速畅通，在原子核外酿成了一层“壳”，光子不管若何王人会撞上被给与或反弹，目下电子被绑住，原子核就裸流露来了，特定能量的光子就不错径直与原子核互相作用了。这是宇宙上第一次有东谈主大略用激光径直与原子核进行如斯精准的互动。
为什么这很蹙迫呢？因为这意味着科学家们目下不错制造出更精密的“原子核钟”，来测量期间的最微小变化了，有可能比目下最精准的原子钟还要高几个数目级！这种核钟的最执行期骗即是卫星导航系统，可能会特等量级的渊博晋升，然后即是通讯系统、深空导航等，况兼可能更小、更坚固、更便携、更精准。
但它最具影响力的作用，可能是匡助咱们更深入地揭示天地奥妙。比如咱们天地中的各式常数，包括光速、引力常数、普朗克常数等，科学家们也曾测量得越来越精准了，如果咱们大略把期间的测量精度再晋升几个数目级，意味着咱们不错察觉天地中更细微的变化，有可能发现更基本的天地章程，尤其是紧密结构常数。
紧密结构常数是一个无量纲的物理常数，用于描绘电磁互相作用，也即是电子和光子之间互相作用的强度，其值约为1/137（更精准地说是1/137.035999206），在量子电能源学、粒子物理学等领域王人饰演着要津的变装。
紧密结构常数的值稍有不同，天地的结构就可能大不疏浚。你不错贯穿为电子不错更围聚或隔离原子核，就像天地中总共行星，包括咱们的地球离太阳更近或更远，无疑将对通盘天地产生根人道的影响。
此前一些表面和不雅测也曾暗意，紧密结构常数可能在天地的不同区域或不同期期有着微小的变化。如果这一表面被阐明，天地各式基本常数就可能是变化的，这意味着咱们签订天地的基础，包括爱因斯坦相对论在内的各式物理表面王人需要进行修正。
是以这项冲破性的守护，可能会给科学家们一个全新的显微镜，让咱们大略以前所未有的精度来不雅察和测量咱们的天地，可能会透澈改变咱们对期间、空间，致使是天地自己的融会。
这项守护发表在7月2日《物理驳倒快报》上。
参考： “Laser Excitation of the Th229 Nuclear Isomeric Transition in a Solid-State Host”， 2 July 2024， Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.013201
