Mai aproape de crearea primului ceas nuclear din lume: cercetătorii germani au descoperit atomul-cheie

O colaborare între cercetători din diferite instituții din Germania ne aduce cu un pas mai aproape de primul ceas nuclear construit vreodată. În cadrul unor experimente desfășurate la Organizația Europeană pentru Cercetări Nucleare (CERN), cercetătorii au măsurat dezintegrarea radiativă a izomerului nuclear toriu-229, primul caz în care s-a reușit această performanță și o componentă esențială pentru construirea de ceasuri nucleare. 

Timp de mulți ani, ceasurile atomice au reprezentat standardul nostru de precizie în materie de ceasuri. Cele mai bune ceasuri atomice optice au o rată de precizie de 10^-18. Această valoare echivalează cu o inexactitate de o secundă la fiecare 30 de miliarde de ani, potrivit Interesting Engineering.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Un ceas optic nuclear ar fi de cel puțin zece ori mai precis. Deși a fost propus pentru prima dată în urmă cu mai bine de 20 de ani, cercetătorii au făcut unele progrese în direcția sa, după câteva descoperiri majore din ultimii ani.

Rezultatele cercetării au fost publicate în revista Nature.

Cu un pas mai aproape de primul ceas nuclear al lumii

Descoperirea care a stârnit mare vâlvă în cercurile științifice a fost detectarea directă a izomerului toriu-229, potrivit unui comunicat de presă al Universității Johannes Gutenberg din Mainz. Un izomer este un atom al cărui nucleu se află într-o stare de energie mai mare. Acest lucru poate fi realizat cu ajutorul luminii de o anumită frecvență.

În cazul ceasurilor atomice, cercetătorii folosesc frecvența luminii utilizate pentru a invoca tranzițiile din atom ca măsură a timpului. În ce privește ceasurile nucleare, însă, se folosește doar frecvența luminii utilizate pentru a excita nucleul atomic. Deoarece nucleul atomic este o structură mai compactă și are momente electromagnetice mici, este mai puțin susceptibil la interferențe externe.

Când izomerul revine la starea fundamentală, emite un foton, un proces pe care oamenii de știință l-au numit dezintegrare radiativă. Procesul este considerat crucial pentru măsurare. Cu toate acestea, cercetătorii nu reușiseră până acum să măsoare cu exactitate această dezintegrare. Acest obstacol a fost depășit recent printr-un efort de colaborare între cercetători de la diferite organizații de cercetare germane.

Toriu-229, nucleul atomic a cărui energie ar putea crea ceasul nuclear

Experimentele au fost efectuate la instalația ISOLDE de la CERN, unde atomi de actiniu-229 au fost implantați în cristale de fluorură de calciu sau fluorură de magneziu și au fost lăsați să se dezintegreze în toriu-229. Echipa de cercetători a măsurat fotoni cu o lungime de undă ultravioletă de 148 de nanometri (nm) și o energie de tranziție de 8.338 electronvolți.

Aceasta este cea mai precisă măsurătoare a energiei izomerului, iar acuratețea a fost îmbunătățită de șapte ori comparativ cu rezultatele anterioare.

Mai sunt multe de făcut înainte să apară primul ceas nuclear, însă cercetările au arătat că toriu-229 este cea mai bună șansă pentru a construi unul.

Vă mai recomandăm și: 

Cum s-a format aurul? Noi perspective asupra sintezei elementelor chimice din Univers

Un pas înainte pentru misiunile spațiale de lungă durată: Cercetătorii au reușit să inducă hibernarea artificială

Cercetătorii au aflat, în sfârșit, cum este sincronizat calendarul mayaș cu planetele

Argentina luptă împotriva unei epidemii majore cu radiații atomice