China y Europa desarrollan la primera hora nuclear operativa del mundo

Tras décadas de investigación, un equipo de científicos en China y Europa logró construir la primera hora nuclear operativa a nivel mundial, un avance que podría redefinir la medición del tiempo y provocar cambios en la navegación y la física básica.

Los investigadores utilizaron un isótopo raro llamado torio-229, considerado por la comunidad científica como el principal candidato para desarrollar una nueva generación de relojes con precisión extrema. Dos grupos independientes lograron convertir esta teoría en un dispositivo funcional, demostrando por primera vez que es posible emplear el núcleo atómico como referencia temporal en lugar de los electrones, que son la base de los relojes atómicos actuales, según informó "interesting engineering".

La ventaja del núcleo atómico en la medición temporal

Este logro es especialmente relevante porque el núcleo atómico cuenta con una protección natural superior frente a las influencias ambientales externas, lo que le confiere mayor estabilidad y menor susceptibilidad a interferencias. Por ello, los científicos prevén que en el futuro los relojes nucleares superarán en precisión a los relojes atómicos más exactos que se emplean hoy en día como estándar mundial para medir el tiempo.

Mientras que los relojes atómicos tradicionales miden las frecuencias derivadas de las transiciones electrónicas entre niveles energéticos dentro del átomo, la nueva hora nuclear traslada esta función a un nivel más profundo, aprovechando las transiciones energéticas que ocurren dentro del propio núcleo atómico.

El torio-229 y su papel en la innovación

Este avance no estuvo exento de dificultades, ya que la mayoría de las transiciones nucleares requieren energías extremadamente altas que no pueden generarse con láseres convencionales. Sin embargo, el torio-229 presenta una transición nuclear de baja energía accesible mediante láseres ultravioleta, lo que lo convierte en una excepción crucial para este desarrollo.

Los dos equipos de investigación, uno de la Universidad Tsinghua en China y otro del Centro de Ciencia y Tecnología Cuántica de Viena, emplearon cristales de fluoruro de calcio que contenían átomos de torio-229, sobre los cuales aplicaron láseres especializados con una precisión muy alta.

Resultados y aplicaciones científicas

A pesar de las diferencias técnicas entre ambos experimentos, ambos grupos consiguieron controlar la transición nuclear y utilizarla como una referencia temporal estable, un avance largamente esperado en el ámbito de la física.

El equipo chino demostró que la hora nuclear puede mantener una estabilidad en la frecuencia con una tasa de inestabilidad de sólo una parte en diez billones tras un día completo de funcionamiento.

Por su parte, el grupo europeo aplicó la nueva hora en una investigación destinada a detectar señales de materia oscura ultraligera, uno de los enigmas más complejos del universo. Aunque no hallaron evidencia directa de materia oscura, la experiencia confirmó que la sensibilidad del reloj nuclear iguala o incluso supera la de los relojes atómicos más avanzados disponibles en la actualidad.

Implicaciones para la ciencia y la tecnología

Los científicos consideran que este logro marca un punto de inflexión en la metrología de alta precisión, ya que los relojes nucleares podrían mejorar los sistemas de navegación por satélite, permitir mediciones más exactas de campos gravitatorios y aportar nuevas herramientas para probar las leyes fundamentales que rigen el cosmos.