Pesquisadores chineses criaram um relógio óptico nuclear que utiliza o núcleo do átomo de tório-229 para manter o tempo, o que representa um avanço significativo na criação de uma nova geração de relógios de alta precisão.
A equipe liderada por Ding Shiyang da Universidade Tsinghua aplicou um laser ultravioleta contínuo especificamente desenvolvido e um pequeno cristal contendo tório-229 para medir com precisão a transição dentro do núcleo atômico. Em seguida, a equipe sincronizou a frequência do laser com essa transição nuclear, permitindo que o sistema funcionasse como um relógio óptico nuclear.
Estes resultados foram publicados na revista Nature na quarta-feira. O grupo chinês e uma equipe europeia alcançaram independentemente o trabalho de relógios ópticos nucleares aproximadamente ao mesmo tempo.
Os relógios ópticos mais precisos atualmente são baseados em transições eletrônicas em átomos. Diferentemente deles, os relógios ópticos nucleares usam a transição dentro do núcleo atômico como padrão de tempo. Como o núcleo é significativamente menor que o átomo circundante, ele é menos suscetível a influências externas, o que potencialmente permite alcançar uma precisão cronométrica ainda maior.
Esta tecnologia também pode oferecer vantagens em termos de tamanho e soluções de engenharia, com potencial aplicação em navegação por satélite e exploração espacial de longa distância, onde a alta precisão do tempo é crítica.
O principal obstáculo era a necessidade de um laser contínuo de comprimento de onda de 148 nanômetros, necessário para excitar com precisão a transição do tório-229. A equipe de Ding foi a primeira a desenvolver tal laser.
Além disso, a equipe conseguiu resolver o problema da escassez de tório-229. Usando apenas 1,4 microgramas deste isótopo, os pesquisadores produziram em uma única vez um cristal milimétrico de fluoreto de cálcio dopado com tório. A quantidade de material utilizado foi cerca de 200 vezes menor do que a utilizada pela equipe europeia.
Os relógios nucleares da equipe chinesa demonstraram estabilidade de segundo nível, quase uma ordem melhor do que a da equipe europeia, confirmando assim o potencial dos relógios nucleares como um novo padrão para medição de tempo de alta precisão.