7 augustus 2022

Wowie, een klok die tot 1/20e seconde per 14 miljard jaar nauwkeurig is

[update] De blog bevat talloze correcties n.a.v. de opmerkingen die in de reacties zijn gegeven. Voor de duidelijkheid: de bron (Eurekalert) geeft een verkeerd beeld van een om de atoomkern draaiend neutron, dat was niet mijn stelling.Ik ben al best tevreden over m’n eigen polshorloge, een Lorus Sports van een paar tientjes, die ik heel af en toe moet corrigeren. Maar een groepje natuurkundigen – waaronder Victor Flambaum en Vladimir Dzuba (Georgia Institute of Technology resp. University of Nevada) is niet zo gauw tevreden, want zij hebben onlangs een klok voorgesteld, die gebaseerd is op het meten van de omloop oscillatie van een neutron om in een de kern van een thorium-299 atoom. De optische thorium-klok die ze willen gaan bouwen is zo nauwkeurig dat ‘ie maximaal 1/20e seconde per 14 miljard jaar afwijkt van de juiste tijd. Voor de goede orde: de leeftijd van het heelal is 13,75 miljard jaar! Ding dong, hoezo nauwkeurig?! Een neutron dat rondom een atoomkern beweegt is trouwens een opmerkelijke, want meestal draaien alleen elektronen om zo’n kern en zitten neutronen á­n de atoomkern. Maar elektronen zijn een stuk minder stabiel, omdat ze nogal eens in een hogere of lagere energiestaat willen geraken. Neutronen kunnen kennelijk ook om een atoomkern draaien – wist ik niet, een mensch is nooit te oud om te leren – en dat doet ‘ie oscillerend en wel zo braaf dat ‘ie miljarden jaren stabiel blijft en als basis kan dienen voor een uiterst betrouwbaar klokje. Als die klok er is doe ik m’n Lorus direct de deur uit. Bron: Eurekalert.

Comments

  1. Hans Kieftenburg zegt

    Mijn mond viel open van verbazing toen ik het stuk gisteren las. Protonen en Neutronen worden bijeen gehouden door de sterkste natuurkracht, de sterke kernkracht. Om deze krachten (energie) te overwinnen om iets uit de nucleus vrij te maken is energie equivalent aan kernsplijting nodig (denk aan atoombom). Een neutron kan dus niet om een kern draaien.

    De fout in het stuk zit vast en zeker in verwisseling van de termen orbiting en oscillating (de miniscule triling van een neutron in zijn positie in de kern). De laatste zin in het stuk zegt duidelijk hoe sterk het neutron gebonden is :"Because the neutron is held so tightly to the nucleus, its oscillation rate is almost completely unaffected by any external perturbations"

  2. Het schijnt allemaal te draaien om 'nuclear transitions' en niet om 'electronic transitions', zoals in de gangbare atoomklokken. Kennelijk is zo'n nuclear transition iets wat zich binnen de atoomkern afspeelt en niet er buiten. En daarbij zal inderdaad de fout zijn gemaakt dat die oscillations van het betreffende neutron werden opgevat als omwentelingen – orbits – óm de atoomkern. Ik las trouwens net dat het spul wat ze gebruiken, dat thorium 229, best wel duur spul is: pakweg 50 miljoen dollar… per gram 😯 Zie: http://physicsworld.com/cws/article/news/42813

  3. Ze maken gebruik van Thorium 3+ IONEN, daar zitten dus geen elektronen in.

    Er draaien echt geen neutronen om een atoomkern.

    Het gaat om een 7.6 eV nucleare magnetische-dipool transitie in een enkel ^229 Th3+ ion.

    Door het toepassen van een extern magnetisch veld ontstaat een Zeeman effect (Thorium is een metaal).

    Een verandering van de spectraallijnen heeft dit tot gevolg.

    (Verander dus maar de zin "Neutronen kunnen kennelijk ook om een atoomkern draaien ". Dat kan echt niet.)

  4. Hannes, ik heb de blog aangepast. Hans en Hannes, bedankt voor jullie reacties.

  5. Sommige neutronenrijke isotopen als Helium 6 en Helium 8 hebben "valentie" neutronen. Dit zijn 2 of 4 neutronen die net buiten de periferie rondom de "echte" kern van helium-4 (alpha) cirkelen.

    Deze "valentieneutronen" zijn heel licht gebonden aan de kern en vormen een soort van halo met een radius van 0.0000000000000025 meter.

    De afstanden zijn echt in heel andere verhoudingen, elektronen zitten veel verder weg. De neutronen zwemmen dus niet tussen de elektronen door.

    • Hannes, toch blijf ik ook op andere sites lezen dat er sprake is van neutronen, die in een baan om de atoomkern cirkelen. Neem bijvoorbeeld http://www.universetoday.com/94060/most-accurate-… , waar je kan lezen: "a neutron orbiting around the atomic nucleus of an atom would do the trick.". Of wat dacht je van het persbericht van de UNSW, de universiteit waar de onderzoekers werken: http://newsroom.unsw.edu.au/news/science/nuclear-… en waar te lezen valt: "A proposed new time-keeping system tied to the orbiting of a neutron around an atomic nucleus could have such unprecedented accuracy that it neither gains nor loses 1/20th of a second in 14 billion years – the age of the Universe." Toch vreemd, nietwaar?

  6. 0,00000000000000163 meter Helium-4 (Alpha) kern

    0.00000000000000250 meter "valentie" neutronen halo

    0.0000000000031 diameter Helium atoom

    ==> een soort van kleine neutronenschil van 2 (He6) of 4 (He8) "vrije" neutronen rondom een kern bestaande uit 2 protonen en 2 neutronen (Alpha-deeltje).

    De diameter van een Helium atoom is 31 picometer dus tienduizenden malen groter dan deze halo van valentie-neutronen.

    Bij de isomeer 229 Th zal bij een nucleaire transitie van grond naar geëxciteerde toestand kennelijk een soortgelijke neutronenhalo ontstaan (met een kern van Th 4+).

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: