Tutto pronto per il primo orologio nucleare al mondo: potrebbe svelare oscuri segreti sull'universo

Gli orologi atomici ottici hanno di certo rappresentato un passo in avanti evidente nella misurazione estremamente precisa del tempo. Basti pensare che questi sono centinaia di volte più precisi degli orologi atomici standard, che vengono quotidianamente sfruttati globalmente. Grazie a loro sono stati stabiliti dei record, che però non sembrano soddisfare i ricercatori. Si guarda sempre oltre e ciò vuol dire strizzare l’occhio all’orologio nucleare.

Differenza tra orologi nucleari e tradizionali

La misurazione estrema del tempo vanta una chiave ben precisa. Parliamo della capacità di riuscire a misurare con precisione un battito quasi istantaneo. Quando si parla di orologi atomici tradizionali, il battito è rappresentato dagli elettroni che saltano tra livelli energetici. Se invece si fa riferimento agli orologi atomici ottici, ben più precisi nel loro funzionamento, si sfruttano differenti lunghezze d’onda e atomi diversi.

Il futuro è però rappresentato dagli orologi nucleari, all’interno dei quali i cambiamenti nei livelli energetici si concretizzano nel nucleo. Quest’ultimo è più stabile nel confronto con gli elettroni al bordo dell’atomo. Si ha bisogno di luci ad alta energia per salti energetici del genere. Nello specifico, è stato dimostrato come il torio-229, che richiede luce ultravioletta, sia più facilmente utilizzabile.

I ricercatori, al fine di riuscire a misurare in maniera estremamente precisa il valore di tale transazione energetica, hanno impiegato un orologio atomico ottico estremamente preciso. A ciò sono stati aggiunti un cristallo con torio-229 e un laser. Il risultato? Di fatto è stato compiuto il primo passo concreto verso la realizzazione di un nuovo metodo di misurazione del tempo.

A cosa servirà

Quando si parla di orologi, si fa riferimento quasi unicamente a quelli che adornano i nostri polsi. Se si guarda all’ambito dal punto di vista scientifico, però, la situazione cambia. Il traguardo raggiunto, ovvero il processo di sviluppo del primo prototipo di orologio nucleare funzionante, avrà un impatto enorme sul fronte della ricerca internazionale. Si aprono nuove frontiere in svariati campi che dipendono da una misurazione del tempo ultra precisa.

In termini di paragoni, gli orologi atomici perdono pochi secondi nell’arco di miliardi di anni. Un orologio nucleare, invece, potrebbe ridefinire questo limite, raggiungendo standard di precisioni temporali impensabili. Qualcosa di fondamentale sul fronte internet, GPS e, ovviamente, l’esplorazione spaziale.

Ecco il pensiero di Thorsten Schumm, uno degli autori dello studio pubblicato su Nature: “Con questo prototipo abbiamo dimostrato che il torio può essere sfruttato come cronometro per misurazioni di ultra-alta precisione. Non resta da fare che un lavoro di sviluppo tecnico. Non ci aspettiamo ulteriori ostacoli particolari”.

I ricercatori sono certi che nell’arco di 2-3 anni questo orologio, che per ora non supera quello atomico, segnerà il nuovo standard. Promette inoltre d’essere più portatile e stabile dei suoi predecessori.

In termini d’applicazione pratica, le possibilità sono svariate e tutte affascinanti. La navigazione satellitare effettuerà uno step in avanti, così come le comunicazioni e la rete internet. In ambito scientifico, inoltre, potrebbero aprirsi strade impensabili. Gli scienziati potrebbero ritrovarsi un alleato in grado di contribuire a sondare i principi fondamentali della fisica. Si suppone, inoltre, un aiuto anche nella ricerca della materia oscura.

Per quanto non stia ricevendo il clamore meritato, i ricercatori di tutto il mondo sono entusiasti. Si apre una strada inattesa verso scoperte nel campo della fisica, indagando ad esempio le leggi fondamentali della natura come mai prima d’ora. Abbiamo appena assistito, di fatto, a un passo verso il nostro futuro.