Científicos han dado un paso significativo hacia la creación del primer reloj nuclear práctico del mundo. En un estudio publicado recientemente en Nature, el equipo de investigación ha demostrado un método completamente nuevo para investigar el diminuto “tic-tac” del núcleo de torio-229, sin la necesidad de un cristal transparente especializado. Este avance podría sentar las bases para una nueva clase de cronometraje tan preciso que transformaría áreas como la navegación, las comunicaciones, la predicción de terremotos y volcanes, así como la exploración espacial.
Este logro se basa en un hito alcanzado el año pasado, cuando los investigadores lograron excitar el núcleo de torio-229 dentro de un cristal transparente, un proceso en el que han trabajado durante los últimos 15 años. Ahora, los científicos han conseguido resultados similares utilizando una fracción mínima del material y con un método tan simple y económico que abre las puertas a la tecnología real de relojes nucleares.
“Anteriormente, los cristales transparentes necesarios para contener torio-229 eran técnicamente exigentes y costosos de producir, lo que limitaba cualquier aplicación práctica,” explicó Dr. Harry Morgan, coautor del estudio y profesor de Química Computacional y Teórica en la Universidad de Manchester. “Este nuevo enfoque es un gran avance para el futuro de los relojes nucleares y deja poco margen para dudar sobre la viabilidad de tal dispositivo, que está potencialmente mucho más cerca de lo que cualquiera esperaba.”
Un método revolucionario para estudiar el torio-229
En este nuevo estudio, el equipo excitó el núcleo de torio dentro de una película delgada microscópica de óxido de torio, creada mediante electrochapado en un disco de acero inoxidable. Este proceso es similar al dorado de joyas y representa una simplificación radical respecto a su método anterior.
Los núcleos de torio absorben energía de un láser y luego, tras unos microsegundos, transfieren esa energía a electrones cercanos, lo que permite medirla directamente como una corriente eléctrica. Este método, conocido como espectroscopía Mössbauer por electrones convertidos, ha sido utilizado durante años pero normalmente requiere rayos gamma de alta energía en instalaciones especiales. Esta es la primera vez que se demuestra con un láser en un laboratorio común.
“Este nuevo enfoque… deja poco margen para dudar sobre la viabilidad del dispositivo,” afirmó Dr. Morgan. Su trabajo no solo facilita la creación práctica de relojes nucleares sino que también ofrece nuevos conocimientos sobre cómo se comporta y decae el torio-229.
Posibilidades futuras: predicción sísmica y energética
Al igual que los relojes atómicos, los relojes nucleares dependen del “tic-tac” natural de átomos individuales. Sin embargo, mientras que en los relojes atómicos este proceso involucra electrones, los relojes nucleares utilizan oscilaciones dentro del propio núcleo. Esto les hace mucho menos sensibles a perturbaciones externas y les otorga el potencial para ser órdenes de magnitud más precisos.
Los relojes nucleares podrían incluso utilizarse para predecir terremotos y erupciones volcánicas. Gracias a la teoría general de la relatividad de Einstein, estos dispositivos deberían ser sensibles a pequeños cambios en la gravedad terrestre provocados por movimientos subterráneos. Colocando relojes nucleares en zonas sísmicas como Japón o Indonesia podríamos monitorizar eventos tectónicos en tiempo real.
Dr. Morgan concluyó: “A largo plazo, esta tecnología podría revolucionar nuestra capacidad para prepararnos ante desastres naturales. Es increíblemente emocionante pensar que los relojes basados en torio pueden realizar cosas que antes considerábamos imposibles.”
La investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias e incluyó a físicos de varias instituciones destacadas como la Universidad de Nevada Reno y Los Álamos National Laboratory.
Este importante estudio fue publicado en la revista Nature.
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