El futuro de los relojes nucleares portátiles
MadridRelojes Nucleares: Innovación en la Medición del Tiempo
Científicos están trabajando en el desarrollo de relojes nucleares, un nuevo tipo de dispositivos de cronometraje extremadamente precisos. Estos relojes utilizan las vibraciones naturales de los núcleos atómicos, en particular del isótopo 229 Th, para medir el tiempo con mayor exactitud que los relojes atómicos tradicionales. El isótopo 229 Th es especial debido a su larga vida y al bajo consumo de energía para cambiar de estado, lo que lo hace ideal para los Relojes Opticos Nucleares. Para materializar estos relojes, los investigadores están examinando las características fundamentales del isótopo 229 Th y buscando nuevas formas de controlar estos estados de manera efectiva.
El desarrollo de relojes nucleares ópticos funcionales implica varios pasos cruciales.
Exploración y Aplicación del Isótopo 229Th
- Comprender las propiedades fundamentales del isótopo 229Th.
- Desarrollar técnicas para manipular los estados nucleares.
- Crear materiales que puedan albergar el isótopo.
- Demostrar la excitación y desintegración controladas.
Un equipo de la Universidad de Okayama, liderado por el profesor asistente Takahiro Hiraki, ha logrado crear con éxito cristales de CaF2 transparentes al VUV dopados con 229 Th. Han demostrado que, al usar rayos X, pueden controlar la población del estado isomérico, marcando un paso importante hacia el desarrollo de un reloj nuclear en estado sólido. Al gestionar estados nucleares con rayos X y desencadenar la desintegración radiactiva, los científicos pueden modificar efectivamente la posición del estado isomérico. Este descubrimiento es crucial porque permite el control preciso de las transiciones nucleares.
Usos Potenciales y Efectos Ampliados
Los relojes nucleares pueden hacer más que simplemente medir el tiempo con precisión. Se espera que mejoren diversas tecnologías y áreas científicas. Por ejemplo, pueden aumentar la precisión de los sistemas GPS. Además, tienen el potencial de desarrollar sensores de gravedad portátiles, lo cual podría tener un gran impacto en campos como la geofísica y la exploración espacial.
Los relojes nucleares se utilizan en la investigación de la física fundamental. Su precisión permite a los científicos verificar si las constantes físicas permanecen invariables con el tiempo. Estas verificaciones pueden revelar cambios en constantes como la constante de estructura fina, lo que podría desafiar las creencias actuales y ayudar a los científicos a comprender más sobre la energía oscura en el universo.
Los relojes nucleares no solo buscan mayor precisión; también exploran nuevos aspectos de la física. A medida que se avanza en este campo, nuestro entendimiento del tiempo y el universo podría transformarse, afectando tanto la tecnología como la ciencia. La fusión de la física nuclear y la medición del tiempo inaugura una nueva etapa de exploración, llevando a un futuro en el que estos relojes pequeños y portátiles sean fundamentales tanto para dispositivos cotidianos como para investigaciones avanzadas.
El estudio se publica aquí:
http://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-49631-0y su cita oficial - incluidos autores y revista - es
Takahiro Hiraki, Koichi Okai, Michael Bartokos, Kjeld Beeks, Hiroyuki Fujimoto, Yuta Fukunaga, Hiromitsu Haba, Yoshitaka Kasamatsu, Shinji Kitao, Adrian Leitner, Takahiko Masuda, Ming Guan, Nobumoto Nagasawa, Ryoichiro Ogake, Martin Pimon, Martin Pressler, Noboru Sasao, Fabian Schaden, Thorsten Schumm, Makoto Seto, Yudai Shigekawa, Kotaro Shimizu, Tomas Sikorsky, Kenji Tamasaku, Sayuri Takatori, Tsukasa Watanabe, Atsushi Yamaguchi, Yoshitaka Yoda, Akihiro Yoshimi, Koji Yoshimura. Controlling 229Th isomeric state population in a VUV transparent crystal. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-49631-0
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