Gli orologi nucleari mettono al lavoro il nucleo dell’atomo

Due gruppi indipendenti a Vienna e Pechino hanno realizzato orologi nucleari funzionanti, che misurano il tempo sfruttando le variazioni di energia all’interno dei nuclei atomici. I prototipi non superano ancora i migliori orologi atomici, ma dimostrano la fattibilità di una tecnologia che i fisici perseguono da quasi 50 anni.

Descritti sulla rivista Nature, entrambi i dispositivi utilizzano laser e torio-229, una forma di torio incorporata in cristalli. Gli orologi atomici convenzionali si basano su variazioni di energia che coinvolgono gli elettroni. Gli orologi nucleari sfruttano invece variazioni all’interno del nucleo dell’atomo, meno sensibile alle perturbazioni esterne. In questo caso, «nucleare» indica il meccanismo di misurazione del tempo, non una fonte di energia basata sulla fissione o sulla fusione.

L’orologio di Vienna ha mantenuto la propria stabilità per oltre 24 ore senza interventi. La precisione misurata corrisponde a un errore di circa un secondo in 30 milioni di anni. Per confronto, i migliori orologi atomici convenzionali accumulerebbero un anticipo o un ritardo di appena un secondo nell’arco di miliardi di anni.

Le prospettive vanno oltre la misurazione del tempo. In un esperimento di ricerca della materia oscura, il dispositivo viennese ha ottenuto prestazioni pari a quelle dei migliori orologi atomici, pur senza rilevarne alcuna. I ricercatori sperano che versioni migliorate consentano verifiche più precise della fisica fondamentale. I due gruppi hanno inoltre punti di forza complementari: i cristalli di torio di Vienna possiedono migliori proprietà ottiche e una maggiore concentrazione di torio, mentre il laser di Pechino è più potente. Queste caratteristiche indicano una strada concreta per migliorare le prestazioni.