Experiment s jadernými hodinami. Kredit: Chuankun Zhang/JILA.

V současné době jsou nejpřesnějšími hodinami atomové hodiny. Čas měří pomocí frekvencí záření vznikajících při přeskocích elektronů mezi energetickými hladinami atomu. Tyto frekvence jsou mimořádně stabilní, a tudíž i velmi dobře předvídatelné. K určení uplynulého času stačí počítat jejich kmity.

Experiment čínského týmu. Kredit: Huang et al. (2026), arXiv.

Podobně by mohly fungovat i jaderné hodiny. Namísto energetických hladin elektronů by využívaly přechody mezi energetickými stavy protonů a neutronů uvnitř atomového jádra. Atomové jádro je mnohem lépe izolováno od okolního prostředí a je tím pádem méně citlivé na rušivé vlivy vnějších elektrických a magnetických polí. Jaderné hodiny by měly být ještě přesnější a odolnější než současné atomové hodiny.

Jak to ve vědě bývá až pozoruhodně často, nakonec současně uspěly dva nezávislé výzkumné týmy a sestrojily vytoužené funkční jaderné hodiny. Vedli je Beichen Huang z čínské Tsinghua University Luca Toscani De Col z rakouského Vienna Center for Quantum Science and Technology. Jejich zařízení v obou případech využívají k měření času s mimořádnou přesností atomové jádro thoria-229. Tato technologie by mohla překonat i nejlepší atomové hodiny, které jsou dnes k dispozici.

Experiment rakouského týmu. Kredit: Toscani De Col et al. (2026), arXiv.

Ze všech známých atomových jader je pro tento účel se současnými technologiemi vhodné pouze thorium-229. Jde o to, že energetický přechod v jeho jádře má výjimečně nízkou energii a lze jej lze vyvolat a měřit pomocí laserového světla. Sestavení funkčních jaderných hodin se ale přesto ukázalo jako mimořádně náročný úkol. Jde o to, že potřebné laserové záření se nachází ve vakuové ultrafialové oblasti spektra (VUV, pod 200 nm), se kterou je technicky velmi obtížné pracovat.

Oba týmy to vyřešily podobně. Jádra thoria-229 vložily do krystalů fluoridu vápenatého a zkoumaly je pomocí kontinuálního laseru na vlnové délce cca 148 nanometrů. Čínský tým použil výkonnější laser, zatímco v Rakousku pracovali s krystalem obsahujícím vyšší koncentraci jader thoria. Jaderné hodiny jsou mocným nástrojem, jak pro základní výzkum, tak i pro aplikace, třeba v navigačních systémech.

Video: Quo Vadis Thorium-229? Recent progress towards a "Nuclear Clock"

Literatura

Phys.org 12. 6. 2026.

Huang et al. (2026) arXiv:2606.08870.

Toscani De Col et al. (2026) arXiv:2606.04997.