Gli scienziati hanno sviluppato i primi orologi nucleari funzionanti che, per misurare il tempo, si basano sull'interazione della luce con il nucleo atomico anziché sul movimento degli elettroni. Lo studio, annunciato attraverso due articoli distinti pubblicati sulla rivista Nature, segna una nuova soglia tecnologica nella misurazione del tempo dopo gli orologi atomici.
Gli orologi atomici sono tra gli strumenti più precisi per la misurazione del tempo moderno da oltre 70 anni. Questi sistemi calcolano il tempo monitorando le transizioni tra i livelli energetici degli elettroni negli atomi. Anche i sistemi GPS, le infrastrutture di comunicazione avanzate e gli esperimenti di fisica fondamentale si basano su queste misurazioni ad alta precisione.
Negli orologi nucleari di nuova concezione, l'attenzione non è rivolta agli elettroni, ma al nucleo atomico. I ricercatori hanno creato un sistema che misura il tempo monitorando le interazioni tra la luce e il nucleo. Si ritiene che questo approccio possa diventare, nei prossimi anni, un metodo in grado di superare la precisione raggiunta dagli orologi atomici.
QUAL È LA DIFFERENZA RISPETTO AGLI OROLOGI ATOMICI?
L'aspetto distintivo degli orologi nucleari è che il nucleo atomico è molto più piccolo dell'intero atomo e più protetto dagli influssi esterni. Il fatto che i nuclei siano circa 100 mila volte più piccoli degli atomi significa che sono meno influenzati da fattori ambientali come i campi elettrici esterni. Questa condizione potrebbe consentire di ridurre alcuni dei fattori che possono limitare la stabilità nella misurazione del tempo.
Le basi scientifiche dell'idea dell'orologio nucleare risalgono al 2003. All'epoca, i ricercatori avevano ipotizzato che i nuclei atomici potessero essere utilizzati per orologi estremamente precisi. In questo campo, l'elemento torio-229 attira particolare attenzione. Il fatto che il torio-229 possieda una transizione nucleare a bassa energia è considerato un vantaggio significativo per il monitoraggio di tale transizione tramite laser.
Secondo gli scienziati, gli orologi nucleari non potrebbero essere utilizzati solo per una misurazione del tempo più precisa, ma anche in ricerche volte a comprendere la struttura fondamentale dell'universo. In particolare, il rilevamento dei possibili effetti della materia oscura e la verifica più precisa delle costanti fisiche fondamentali sono indicati come le principali aree di ricerca che questa tecnologia potrebbe aprire.
Tuttavia, la tecnologia è ancora in fase di sviluppo. Sebbene la presentazione dei primi prototipi funzionanti rappresenti un passo importante, gli attuali orologi nucleari non sono stabili quanto gli orologi atomici più avanzati. I ricercatori affermano che, con l'utilizzo di laser più potenti e configurazioni sperimentali avanzate, questo divario potrà essere colmato nel tempo.
Fonte della notizia: 12punto
