Chiếc đồng hồ hạt nhân đầu tiên trên thế giới để khảo sát sự thay đổi của hằng số cấu trúc tinh vi

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Vienna (TU Wien) đã chứng minh rằng chiếc đồng hồ hạt nhân đầu tiên trên thế giới, được phát triển vào năm 2024 sử dụng công nghệ chuyển tiếp hạt nhân thorium, có thể được sử dụng để kiểm tra xem hằng số cấu trúc tinh có thay đổi theo thời gian hay không. Hằng số cấu trúc tinh, khoảng 1/137, là một giá trị cơ bản không có đơn vị đo, định lượng độ mạnh của các tương tác điện từ, chi phối cách ánh sáng tương tác với vật chất và ảnh hưởng đến các lực giữ các nguyên tử lại với nhau. Nếu hằng số này được phát hiện thay đổi, điều đó sẽ thách thức giả định lâu nay rằng các định luật vật lý là cố định và phổ quát. Khác với các đồng hồ nguyên tử truyền thống dựa trên hành vi của electron, đồng hồ hạt nhân đo các chuyển tiếp năng lượng bên trong hạt nhân nguyên tử. Hạt nhân thorium chuyển đổi giữa hai trạng thái năng lượng, thay đổi hình dạng và sự phân bố trường điện của nó, đặc biệt là thành phần tứ cực, thành phần này phụ thuộc trực tiếp vào hằng số cấu trúc tinh. Bằng cách đo chính xác các chuyển tiếp này trong các tinh thể chứa thorium, các nhà nghiên cứu đã đạt được độ nhạy cao đối với các biến đổi của hằng số cấu trúc tinh.