¿Qué es un reloj nuclear y por qué científicos trabajan en él?

Un equipo de científicos encabezado por Jun Ye, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de Estados Unidos, ha desarrollado el primer prototipo de un reloj nuclear, un dispositivo que promete una precisión sin precedentes en la medición del tiempo. Este avance científico, que podría cambiar nuestra comprensión de la física y sus aplicaciones en tecnología, ha sido publicado en la revista Nature, marcando un hito en la búsqueda de un cronómetro ultrapreciso.

DIFERENCIAS ENTRE UN RELOJ ATÓMICO Y UN RELOJ NUCLEAR

Actualmente, los relojes atómicos son el estándar en la medición del tiempo. Funcionan midiendo el “salto cuántico” de los electrones en un átomo, que absorben energía a ciertas frecuencias, permitiendo una sincronización precisa que resulta fundamental para la tecnología moderna, desde GPS hasta la investigación espacial. Sin embargo, el reloj nuclear va un paso más allá: en lugar de medir los cambios en los electrones, mide la transición en el núcleo de un átomo.

Este tipo de reloj utiliza el torio, un elemento cuyo núcleo puede excitarse con un láser ultravioleta a una frecuencia extremadamente precisa. Gracias a esta innovación, los relojes nucleares son menos sensibles a factores externos como la temperatura o los campos magnéticos, lo que los hace mucho más estables y precisos que los atómicos.

AVANCE QUE LLEVA DÉCADAS DE INVESTIGACIÓN

El desarrollo del reloj nuclear ha sido un proceso de décadas. Desde los años 70, científicos han buscado encontrar la frecuencia exacta que permita medir un “salto cuántico” en el núcleo de torio. Según el físico Thorsten Schumm, uno de los autores del estudio, este avance técnico permite utilizar el torio como un cronómetro ultrapreciso. Los expertos estiman que este reloj podría estar disponible en un plazo de cinco años, una vez que se perfeccionen los láseres necesarios para su funcionamiento.

Este avance no solo promete mejorar la precisión en la medición del tiempo, sino también abrir nuevas áreas de investigación. “Los relojes nucleares pueden actuar como sensores de algunas de las fuerzas fundamentales de la naturaleza”, señala Schumm, destacando su potencial para explorar fenómenos como la materia oscura y la estabilidad de las constantes universales.

SU IMPACTO EN LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA

Si bien los relojes nucleares son aún prototipos, su precisión revolucionaría campos como la física teórica y la astrofísica. Al comparar los relojes nucleares con los atómicos, los científicos esperan responder a grandes preguntas del universo, como si las constantes naturales, como la velocidad de la luz, realmente son invariables en el tiempo y el espacio.

La investigadora Ana María Rey, física del NIST, explica que los relojes nucleares podrían abrir una nueva forma de explorar la mecánica cuántica, igual que los relojes atómicos hicieron posible avances en la electrónica y las comunicaciones.