Llega el reloj nuclear más preciso del mundo

Se ha creado el primer reloj nuclear, basado no en un átomo como los relojes atómicos actuales, sino en el núcleo de un átomo: por el momento es un prototipo, pero una vez desarrollado, podría convertirse en el instrumento más preciso del mundo.

El resultado, que ocupa la portada de la revista Nature, se debe al grupo de investigación dirigido por Chuankun Zhang, de la Universidad Americana de Colorado en Boulder.

Los relojes nucleares no solo nos permitirán medir el tiempo de forma ultra precisa: además de sistemas de navegación aún más fiables, Internet más rápido y comunicaciones digitales más seguras, también allanarán el camino para nuevos descubrimientos en el campo de la física, permitiendo investigar como nunca antes las leyes fundamentales de la naturaleza.
    
"Este estudio demuestra que es posible", afirmó a ANSA Davide Calonico, director de investigación del Instituto Nacional de Investigaciones Metrológicas (Inrim). "Ahora tenemos que explorar sus prestaciones en términos de fiabilidad y precisión: aún está por verse hasta qué punto su potencial cumplirá con las expectativas".
    
"En cualquier caso - comenta el investigador - es un cambio de paradigma loco: pasamos a un reloj sólido que no necesita equipos como bombas de vacío, lo que simplifica mucho las cosas y además es miniaturizable".
    
Los relojes atómicos miden el tiempo sintonizando un láser a las frecuencias necesarias para hacer que un electrón "salte" de un estado de energía a otro. Sin embargo, desde hace décadas los investigadores intentan obtener un resultado similar no con los electrones, sino con el núcleo de un átomo, es decir, la parte formada únicamente por protones y neutrones: al ser más pequeño que un átomo entero, el núcleo es menos sujeto a perturbaciones externas y, por lo tanto, permitiría obtener un mayor nivel de precisión.
    
El problema es que hacer que un núcleo atómico pase entre dos estados energéticos requiere una cantidad increíblemente mayor de energía, que no se puede obtener con un láser, con la única excepción del torio: "Este elemento tiene energías de transición bastante similares entre las dos fases", destaca Calonico. "Y de hecho son los únicos a los que se puede acceder con láser".
    
Pero quedaba otro obstáculo, el más difícil: saber exactamente la diferencia de energía entre los dos estados del núcleo de torio, para poder activar el 'interruptor' que permite pasar de uno a otro: este objetivo finalmente se logró en abril pasado, por los mismos investigadores involucrados en el estudio actual.
    
"La gran empresa", subraya el investigador del Inrim.
    
"Durante 20 años intentamos acotar cada vez más el campo, era como buscar una aguja en un pajar. Una vez obtenido ese resultado, se dio el paso hacia la primera vigilancia nuclear.
    
El poder era corto".
    
Zhang y sus colegas utilizaron un láser especialmente diseñado y un núcleo de torio atrapado en un cristal sólido: es este último el que marca el tiempo, como un "péndulo nuclear".
    
A continuación, el dispositivo se acopló con éxito al reloj atómico situado en la Universidad de Boulder, permitiendo así obtener el primer reloj nuclear. "Abre una puerta a explorar, porque es una herramienta que antes no estaba y ahora sí", añade Calonico. "Especialmente en el campo de la física será posible explorar los núcleos de los átomos incluso con baja energía, lo que nos permitirá comprobar teorías fundamentales".