Вся история человеческой цивилизации связана с улучшением измерения времени, повышением точности часов. Без этого невозможно развитие науки и техники. Самые точные современные часы называют атомными, поскольку они используют разность энергий между квантовыми состояниями электрона в атоме. Она определяет частоту излучения атома при переходе электрона из одного состояния в другое, которая с помощью электроники легко преобразуется в сигнал времени. Управление переходами в зависимости от энергии осуществляется микроволновым или лазерным излучением. Для создания таких часов подходят не все атомы, а только те, что малочувствительны к различным внешним воздействиям. В наиболее распространенных устройствах используют цезий.

Современные атомные часы, работающие, например, в системе GPS, обеспечивают фантастическую точность измерения времени: их ошибка составляет всего одну секунду за 100 миллионов лет. Уже существуют экспериментальные образцы часов с рекордной погрешностью в одну секунду за 20 миллиардов лет, что превышает время жизни Вселенной. Но нет предела совершенству. Ученые мечтают об еще более точных ядерных часах, использующих разность энергий между квантовыми состояниями ядер атомов. Такие часы будут еще менее чувствительны к возмущениям внешней среды, а их точность увеличится в десять раз. С другой стороны, разность энергий между квантовыми уровнями ядра значительно больше, чем для электронов, что приводит к большим частотам излучения и возможности измерять все меньшие промежутки времени (увеличивается частота «тиканья» часов)

Помимо привычных сфер применения такие часы можно будет использовать для исследования квантовых корреляций атомов и частиц, а также поиска изменений фундаментальных констант, таких как постоянная тонкой структуры или параметры связи квантовой хромодинамики.

Однако, как и в случае с атомами, для этой цели годятся не все ядра. В 2003 году на эту роль было предложено ядро тория 229 (Th-229). По имеющимся данным оно должно было обладать уникальной особенностью – самым низким метастабильным уровнем возбужденного состояния по отношению к основному состоянию (разница должна составлять несколько электронвольт). Таким переходом между состояниями можно управлять с помощью лазерного излучения. Само наличие метастабильного состояния ядра (изомера) с нужными параметрами, в котором оно может существовать достаточно длительное время, тоже благоприятно для создания часов. При записи изомеры обозначаются букой m (от английского metastable). Теперь физикам предстояло обнаружить предсказанный изомер тория Th-229m и определить его энергию и время жизни.

Полный текст далее.