Conform Mediafax: Cercetătorii au reușit să dezvolte ceasuri nucleare care, deși încă nu depășesc cele mai performante ceasuri atomice, promit o precizie superioară în viitor. Aceste noi dispozitive ar putea revoluționa domenii precum navigația prin satelit, comunicațiile și chiar cercetarea fenomenelor fizice încă neînțelese. Două echipe independente, una din VIENA și alta din BEIJING, au publicat rezultatele studiilor lor în prestigiosul jurnal Nature.
Cum funcționează un ceas nuclear
Spre deosebire de denumirea sa, un ceas nuclear nu implică o reacție nucleară. Acesta măsoară timpul prin interacțiunea unui laser cu nucleul unui atom. Atât dispozitivul din VIENA, cât și cel din BEIJING utilizează un izotop al toriului, numit toriu-229, prins în cristale de fluorură de calciu. Ceasurile atomice tradiționale se bazează pe tranzițiile energetice ale electronilor din jurul nucleului, fie prin lasere, fie prin microunde. În schimb, ceasurile nucleare vizează direct protonii și neutronii din nucleul atomului, studiind trecerile lor între diferite niveluri de energie. Deoarece nucleul este mult mai mic decât învelișul electronic, cercetătorii anticipează că aceste tranziții ar putea permite o măsurare a timpului cu o precizie mult sporită.
Potențialul unei precizii sporite
Cele mai avansate ceasuri atomice de astăzi au o precizie remarcabilă, pierzând sau câștigând o secundă doar după miliarde de ani. Această performanță nu este doar un detaliu pentru specialiști, ci stă la baza multor tehnologii esențiale pe care le folosim zilnic. Sistemele de navigație prin satelit, comunicațiile prin internet, rețelele de telefonie mobilă și transmisiile prin fibră optică depind de sincronizări extrem de precise. Un ceas nuclear perfecționat ar putea îmbunătăți și mai mult acuratețea acestor sisteme. De asemenea, cercetătorii sugerează că aceste noi dispozitive ar putea fi mai compacte și mai puțin sensibile la factorii externi decât unele ceasuri atomice actuale. Thorsten Schumm, fizician la Universitatea Tehnică din VIENA și coordonator al echipei austriece, anticipează aplicații în navigația prin satelit, sincronizarea transferurilor de date și măsurătorile de înaltă precizie.
Colaborarea virtuală dintre VIENA și BEIJING
Faptul că două echipe au ajuns la rezultate similare aproape simultan este semnificativ. Cercetătorul chinez Shiqian Ding, de la Universitatea Tsinghua, subliniază că succesul ambelor echipe demonstrează viabilitatea ideii și independența față de o singură metodă experimentală. Deși abordările au fost diferite, tehnologiile dezvoltate de cele două grupuri ar putea fi combinate. Echipa din VIENA dispune de cristale de toriu cu proprietăți optice superioare și o concentrație mai mare, în timp ce echipa din BEIJING a dezvoltat un laser mai puternic. „Dacă punem aceste componente împreună, putem construi un ceas semnificativ mai bun”, a afirmat Schumm.
Un nou instrument pentru explorarea universului
Una dintre cele mai promițătoare aplicații ale ceasului nuclear, dincolo de GPS sau internet, vizează căutarea materiei întunecate, unul dintre cele mai mari mistere ale universului. Echipa din VIENA a utilizat noul ceas într-un experiment menit să detecteze materia întunecată. Deși materia întunecată pare să existe în cantități vaste, ea nu a fost detectată direct până acum. Cercetătorii au căutat semnale subtile care ar putea indica interacțiunea sa cu materia obișnuită. Experimentul nu a confirmat prezența materiei întunecate, dar a demonstrat capacitatea ceasului nuclear de a efectua măsurători comparabile cu cele ale celor mai performante ceasuri atomice existente.
Pentru comunitatea științifică, dezvoltarea ceasului nuclear reprezintă doar începutul. Deși încă departe de perfecțiune, faptul că două echipe au reușit să construiască independent astfel de dispozitive transformă o idee teoretică, vehiculată de zeci de ani, într-o realitate de laborator. „Ne oferă acces la un univers complet nou al fizicii”, a concluzionat Schumm.
Sursa: Mediafax
