Două echipe de cercetători au reușit dezvoltarea simultană și independentă a primelor ceasuri nucleare din lume, în locații diferite, la Viena și Beijing. Rezultatele acestor studii au fost publicate miercuri în revista Nature, oferind o dovadă clară că această tehnologie avansată este realizabilă prin metode experimentale distincte. Deși aceste dispozitive nu sunt încă mai precise decât cele mai performante ceasuri atomice actuale, cercetătorii anticipează că perfecționarea tehnologiei le va permite să le depășească în viitor.
Spre deosebire de ceasurile atomice tradiționale, care utilizează lasere sau microunde pentru a monitoriza schimbările de energie ale electronilor din jurul nucleului, ceasurile nucleare funcționează diferit. Aceste noi dispozitive măsoară timpul prin modul în care un laser interacționează direct cu protonii și neutronii din nucleul unui atom. Ambele echipe au utilizat un izotop al toriului, numit toriu-229, care este prins în cristale solide de fluorură de calciu pentru a facilita procesul de măsurare.
Tehnologia are potențialul de a revoluționa domenii critice precum navigația prin satelit, comunicațiile prin internet, rețelele mobile și transmisiile prin fibră optică. Thorsten Schumm, fizician la Universitatea Tehnică din Viena, subliniază că aplicațiile includ sincronizarea transferurilor de date și măsurători de mare precizie. De asemenea, cercetătorii consideră că aceste ceasuri nucleare ar putea deveni mai mici și mai puțin sensibile decât modelele atomice de top utilizate în prezent în laboratoare.
Echipele de la Viena și Beijing au utilizat abordări tehnice diferite, ceea ce ar putea duce la o colaborare viitoare pentru a crea un dispozitiv superior. Ceasul dezvoltat la Viena folosește cristale de toriu cu o concentrație mai mare și proprietăți optice superioare, în timp ce echipa de la Beijing dispune de un laser mai puternic. Shiqian Ding, cercetător de la Universitatea Tsinghua, a menționat că succesul celor două echipe demonstrează că ideia funcționează independent de o singură metodă experimentală.
În cadrul experimentelor de la Viena, noul ceas nuclear a fost utilizat pentru a încerca detectarea materiei întunecate, o mare enigmă a Universului. Deși experimentul nu a reușit detectarea directă a materiei întunecate, acesta a demonstrat că ceasul nuclear poate efectua măsurători la nivelul celor mai bune ceasuri atomice existente. Thorsten Schumm afirmă că această realizare oferă acces la un univers complet nou al fizicii, transformând o idee de decenii într-o realitate de laborator.
Sistemele de sincronizare de înaltă precizie sunt esențiale pentru funcționarea infrastructurii digitale moderne, de la GPS la rețelele de comunicații globale. În prezent, cele mai performante ceasuri atomice sunt atât de precise încât ar putea pierde sau câștiga o singură secundă după miliarde de ani. Dezvoltarea ceasurilor nucleare reprezintă un pas către o precizie și mai mare, necesară pentru a susține evoluția tehnologiilor de navigație și de transfer de date de mare viteză.