Ceasurile nucleare pun nucleul atomului la lucru

Echipe independente din Viena și Beijing au construit ceasuri nucleare funcționale, care folosesc variațiile de energie din nucleele atomice pentru a măsura timpul. Prototipurile nu depășesc încă cele mai bune ceasuri atomice, dar demonstrează funcționarea unei tehnologii pe care fizicienii încearcă să o realizeze de aproape 50 de ani.

Descrise în revista Nature, ambele dispozitive folosesc lasere și toriu-229, o formă de toriu încorporată în cristale. Ceasurile atomice convenționale se bazează pe variații de energie care implică electronii. Ceasurile nucleare folosesc, în schimb, variațiile din nucleul atomului, care este mai puțin sensibil la perturbațiile externe. Aici, termenul „nuclear” descrie mecanismul de măsurare a timpului, nu o sursă de energie bazată pe fisiune sau fuziune.

Ceasul din Viena și-a menținut stabilitatea mai mult de 24 de ore fără intervenție. Precizia sa măsurată corespunde unei erori de aproximativ o secundă la 30 de milioane de ani. Prin comparație, cele mai bune ceasuri atomice convenționale ar avansa sau ar rămâne în urmă cu doar o secundă în decursul a miliarde de ani.

Potențialul acestei tehnologii depășește măsurarea timpului. Într-un experiment de căutare a materiei întunecate, dispozitivul din Viena a atins nivelul de performanță al celor mai bune ceasuri atomice, deși nu a detectat materie întunecată. Cercetătorii speră că versiunile îmbunătățite vor permite teste mai precise ale fizicii fundamentale. Cele două echipe au și atuuri complementare: cristalele de toriu din Viena au proprietăți optice mai bune și o concentrație mai mare de toriu, în timp ce laserul din Beijing este mai puternic, ceea ce sugerează o cale practică de îmbunătățire a performanței.