Un núcleo atómico de torio podría ser la clave para un reloj nuclear más preciso

Sep 15, 2023

Título: Un núcleo atómico de torio podría ser la clave para un reloj nuclear más preciso

Los investigadores han descubierto que un isótopo específico de torio tiene el potencial de ser la base del primer reloj nuclear, según un informe publicado en la edición del 25 de mayo de Nature. El núcleo de torio podría proporcionar un nuevo método para medir el tiempo, superando la precisión de los relojes atómicos existentes. La nueva investigación realizada por Sandro Kraemer de KU Leuven en Bélgica y su equipo midieron con precisión la energía liberada durante la desintegración del núcleo de torio, lo que abre la posibilidad de construir un reloj nuclear.

Los relojes atómicos actuales se basan en las oscilaciones de luz iniciadas por los electrones que rodean un átomo. Los relojes atómicos ya son muy precisos y se utilizan en satélites GPS y experimentos que prueban las leyes fundamentales de la física. Sin embargo, un reloj nuclear se basaría en saltos de energía realizados por el núcleo de un átomo, que algunos científicos creen que podría ser incluso más preciso que los relojes atómicos.

La mayoría de los núcleos atómicos tienen niveles de energía demasiado distantes entre sí para que los científicos den el salto con un láser, una necesidad para construir un reloj. Sin embargo, el torio-229, un isótopo del elemento, tiene niveles de energía inusualmente cercanos. Los investigadores no habían podido iniciar el salto de energía con un láser, ya que no se conocía con precisión la brecha de energía entre los niveles.

Kraemer y sus colegas midieron la energía liberada cuando los núcleos de torio-229 se desintegraron, saltando hacia abajo en energía desde su estado de mayor energía. Los científicos tenían que llevar el torio-229 a este estado de alta energía, un isómero. El equipo utilizó un haz radiactivo en las instalaciones ISOLDE del CERN, incrustando actinio-229 en cristales de fluoruro de calcio y fluoruro de magnesio. El actinio-229 se descompuso, produciendo el isómero torio-229. Incrustar el torio-229 en los cristales suprimió la descomposición difícil de medir, haciendo más evidente la descomposición de un solo fotón.

Según el físico cuántico Simon Stellmer de la Universidad de Bonn, esta nueva investigación marca un hito en la creación del primer reloj nuclear. Los físicos ahora están trabajando para utilizar un láser para dar el siguiente paso en esa dirección.

Un reloj nuclear podría proporcionar nuevas perspectivas sobre los fenómenos físicos, revelando sutiles variaciones en las constantes fundamentales de la naturaleza. Además, un reloj nuclear podría ser más estable y hacer mediciones más rápido que los relojes atómicos. Según Kraemer, a diferencia de los relojes atómicos, que requieren que los átomos estén suspendidos dentro de una cámara de vacío, los relojes nucleares podrían fabricarse con núcleos dentro de un material sólido.