De nombreux chercheurs travaillent aujourd'hui au développement de nouvelles applications où ils peuvent utiliser un métal aussi rare que torio. Grâce précisément aux expériences qui sont menées avec ce matériau, nous avons réussi à comprendre qu'il peut être utilisé pour créer un nouvelle génération d'horloges atomiques. Parmi les particularités que montrerait cette toute nouvelle classe d'horloges atomiques, nous trouvons qu'il pourrait enfin être possible de créer un mécanisme qui se démarquerait par sa précision beaucoup plus grande que celui que nous utilisons jusqu'à présent.
Dites-vous qu'aujourd'hui, les humains utilisent un système très simple pour faire fonctionner les systèmes de haute précision comme ils le devraient. Ces montres, à leur tour, sont utilisées pour différentes tâches telles que, par exemple, le coordonner les satellites et connaître leur position globale de la même. L'idée pour ce faire est de frapper un électron avec la quantité d'énergie désirée afin de le forcer à sauter de son orbitale et à revenir à nouveau.
Faire ce petit saut quantique, à son tour, nécessite un temps très précis, qui peut être détecté et utilisé comme une sorte de très petit pendule. Telle est la précision des systèmes actuels que, selon les chercheurs, il semble qu'ils pourraient perdre une seconde tous les deux cent millions d'années environ, un détail qui nous aide sûrement à comprendre l'énorme précision que cette technologie peut offrir à l'être humain.
L'Institut national des normes et de la technologie des États-Unis estime que l'utilisation du thorium peut nous aider à créer des horloges quantiques plus précieuses
Bien qu'une horloge quantique ne puisse perdre qu'une seconde tous les deux cents ans, la vérité est qu'elle il existe des centres qui cherchent à faire des horloges quantiques un système encore plus précis. Parmi les centres spécialisés, je veux aujourd'hui vous parler des derniers travaux réalisés par un groupe de chercheurs du National Institute of Standards and Technology des États-Unis, à partir duquel un article complet a été publié montrant comment ces systèmes peuvent être améliorés en refroidissant et en augmentant la densité des particules qui y sont impliquées.
Pour essayer d'expliquer un peu mieux cela, l'étude nous explique comment la densité des particules entassées dans un noyau, comme celle d'un atome de thorium, le rendent très difficile à modifier, donc, en théorie, cela pourrait faire en sorte que les horloges atomiques qui les utilisent puissent continuer à fonctionner plus longtemps.
Une autre des grandes caractéristiques qui fait du thorium un élément intéressant est que, contrairement à d'autres matériaux, qui ont besoin d'une force puissante pour les exciter, comme les rayons X ou les rayons gamma, avec le thorium c'est seulement Il est nécessaire d'utiliser la lumière ultraviolette, quelque chose qui, sans aucun doute, en fait l'un des meilleurs candidats que nous ayons pour créer une horloge atomique optique basée sur le noyau d'un atome.
Comme le physicien l'a commenté Ekkehard Peik:
Grâce à cette nouvelle technologie, nous avons réussi à développer un système où la résonance de la transition est extrêmement nette et elle ne peut être observée que si la fréquence de la lumière laser correspond exactement à la différence d'énergie des deux états.
Le thorium pourrait être essentiel pour la création d'un horloge atomique optique basée sur le noyau d'un atome
En collaboration avec des chercheurs de la Ludwig-Maximilians-Universität, située dans la ville allemande de Munich, l'équipe a analysé les formes métastables de l'isomère du Thorium-229, capturant l'état excité lors de leur décomposition en atomes d'uranium. En frappant les atomes piégés avec un laser et en étudiant le spectre de lumière produit par le déplacement des électrons, l'équipe pourrait juger de la répartition de la charge dans son noyau.
Le résultat final est une meilleure image du noyau qui aidera à réduire la gamme de fréquences nécessaires pour déplacer le noyau atomique d'un état fondamental à un état excité, le faisant tourner comme une horloge. Malheureusement, du moins pour le moment, la précision d'une horloge nucléaire à base de thorium n'est pas claire, mais cela ouvrirait certainement une fenêtre sur une toute nouvelle façon de mesurer les secondes qui passent.