A corrida para construir o primeiro relógio nuclear recuperou impulso após décadas de pesquisa, com avanços recentes na manipulação do tório-229 e o desenvolvimento de tecnologia laser que aproxima esse objetivo da realidade, conforme publicado em revista científica personagem.
A possibilidade deste dispositivo, disseram cientistas reunidos no Conferência Global de Física o Sociedade Física Americana (a American Physical Society) em Denver, confia em sua capacidade de exceder a precisão dos atuais relógios atômicos ópticos e abre as portas para aplicações comerciais fora do laboratório.
Ao contrário do relógio atômico óptico, que agora está perdido um segundo a cada 40 bilhões de anospromete que o relógio nuclear é maior potência de resistência ao ruído e design compacto, um recurso que pode transformar sistemas de transporte, telecomunicações e áreas dependentes de medição de tempo altamente precisa.
Claire Cramerdiretor executivo de ciência quântica da Universidade da Califórnia, BerkeleyO artigo continuou: “Esta é uma tecnologia muito promissora para aplicações comerciais.
Uma limitação histórica ao desenvolvimento de relógios nucleares é a falta de conhecimento preciso das mudanças na energia nuclear de tório-229. Este marco foi alcançado em 2024 através de uma experiência liderada por Chuan Kun Zhango Instituto de Tecnologia da Califórniasim Jun Yedo laboratório comum JILA no Colorado da Universidade do Colorado e do eu Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST), que usou um pente de frequência para determinar transições com precisão excepcional.
O desenvolvimento do relógio nuclear exigiu dois avanços técnicos simultâneos: um com um laser ultravioleta onda contínua com comprimento de onda de cerca de 148 nanômetros e uma fonte de tório-229que é radioativo.
Segundo o jornal, uma equipe do Universidade Tsinghua em Pequim terminou recentemente o envio 100 nanowatts em 148,4 nanômetros (0,1 microwatts), embora dependendo do aquecimento do vapor de cádmio do 550ºCo que levantou dúvidas sobre sua viabilidade a longo prazo devido à toxicidade do material.
Outra forma, incentivada pelo grupo de Jun Yeconverter lasers ópticos convencionais em 148 nanômetros através de cristais especiais, dê à luz 40 microwatts de potência (0,00004 watts) com excelente estabilidade no primeiro teste. O dispositivo real utilizado não é divulgado, mas a cooperação com Fotônica IPGuma empresa que patenteou um método para cultivar cristais de tetraborato de estrôncio está oferecendo um caminho para o desenvolvimento.
Eric Hudson, físico Universidade da Califórnia, Los Angelesobservou: “Esta é uma dificuldade técnica que não foi resolvida antes, e agora vamos resolvê-la”.
Outro grande desafio é a produção de um fonte estável de tório-229. Existem duas rotas principais. Por outro lado, bilhões de íons tório-229 estão incluídos em um cristal sólidogera um poderoso sinal de clock, embora esta opção enfrente limitações de estabilidade devido à frequência de transição nuclear.
O grupo de vocêusando cristais de fluoreto de cálcio com tório-229, até agora obtivemos um Largura de banda 30 kHzmargens insuficientes para garantir a estabilidade necessária.
A razão para esta lacuna de frequência pode ser uma razão sujeira no vidroé por isso que algumas equipes estão testando outros materiais, incluindo filmes finos cristalinos e compostos como tetrafluoreto de tório e o óxido de tóriotradicionalmente usado como revestimento óptico. Hudson vê o tetrafluoreto de tório como o mais promissor devido à sua estabilidade estrutural.
No entanto, o uso de cristais pode limitar a precisão máxima dos relógios nucleares, uma vez que são frequentemente estender a largura de banda do sinal. Por esse motivo, propõe-se outro trabalho armadilha de íons, que contém pequenos íons de tório-229, resfriados e mantidos em temperaturas da ordem de microkelvins. Jun Ye Ele explicou que os experimentos mais precisos serão alcançados com íons aprisionados, embora esta técnica ainda não tenha sido demonstrada com o tório-229.
Nas palavras de Hudson: “Estamos mais perto do que pensamos”, garantiu em 2026 veremos medições com relógios nucleares.
O relógio nuclear usa o conversão de energia entre os estados do núcleo de tório-229, ao contrário do atual relógio atômico baseado em elétrons. Esta diferença fundamental permite medir o tempo com uma precisão nunca antes alcançada, o que pode alterar o metrologia para adaptação da rede global.
Hoje, existem cerca de uma dúzia de equipes China, Europa, Japão e Estados Unidos Eles coordenam esforços para resolver questões logísticas e técnicas remanescentes. O consenso entre os físicos reunidos em Denver é claro: Acertar o primeiro relógio nuclear já não é uma questão de décadas, mas de alguns anos.
