Molti sono i ricercatori che oggi lavorano allo sviluppo di nuove applicazioni dove poter utilizzare un metallo così raro come torio. Grazie proprio alle sperimentazioni che si stanno facendo con questo materiale, siamo riusciti a capire che può essere utilizzato per creare un nuova generazione di orologi atomici. Tra le peculiarità che mostrerebbe questa classe completamente nuova di orologi atomici, troviamo che potrebbe finalmente essere possibile creare un meccanismo che si distinguesse per essere molto più preciso di quello che abbiamo utilizzato fino ad oggi.
Ti dico che oggi gli esseri umani usano un sistema molto semplice per far funzionare quelli di alta precisione come dovrebbero. Questi orologi, a loro volta, vengono utilizzati per diversi compiti come, ad esempio, il coordinare i satelliti e conoscere la loro posizione globale degli stessi. L'idea è di colpire un elettrone con la quantità di energia desiderata per costringerlo a saltare dal suo orbitale e tornare di nuovo.
Facendo questo piccolo salto di qualità, a sua volta, richiede una quantità di tempo molto precisa, che può essere rilevato e utilizzato come una specie di piccolissimo pendolo. Tale è la precisione dei sistemi attuali che, secondo i ricercatori, sembra che potrebbero perdere un secondo ogni duecento milioni di anni circa, un dettaglio che sicuramente ci aiuta a comprendere l'enorme precisione che questa tecnologia può offrire all'essere umano.
L'Istituto nazionale statunitense di standard e tecnologia ritiene che l'uso del torio possa aiutarci a creare orologi quantistici più preziosi
Sebbene un orologio quantistico possa perdere solo un secondo ogni duecento anni, la verità è che lo fa ancora ci sono centri che cercano di rendere gli orologi quantistici un sistema ancora più preciso. Tra i centri specializzati, oggi voglio parlarvi dell'ultimo lavoro svolto da un gruppo di ricercatori del National Institute of Standards and Technology degli Stati Uniti, da cui è stato pubblicato un paper completo dove è dimostrato come questi sistemi può essere migliorata raffreddando e aumentando la densità delle particelle coinvolte in esse.
Per cercare di spiegarlo un po 'meglio, lo studio ci racconta come la densità delle particelle imballate in un nucleo, come quella di un atomo di torio, rendono molto difficile la modifica, quindi, in teoria, potrebbe far sì che gli orologi atomici che li utilizzano possano continuare a funzionare più a lungo.
Un'altra delle grandi caratteristiche che rende il torio un elemento interessante è che, a differenza di altri materiali, che hanno bisogno di una forza potente per eccitarli, come i raggi X oi raggi gamma, con il torio è solo necessario utilizzare la luce ultravioletta, qualcosa questo, senza dubbio, lo rende uno dei migliori candidati per cui abbiamo creare un orologio atomico ottico basato sul nucleo di un atomo.
Come ha commentato il fisico Ekkehard Peik:
Grazie a questa nuova tecnologia, siamo riusciti a sviluppare un sistema in cui la risonanza della transizione è estremamente acuta e può essere osservata solo se la frequenza della luce laser corrisponde esattamente alla differenza di energia di entrambi gli stati.
Il torio potrebbe essere essenziale per la creazione di a orologio atomico ottico basato sul nucleo di un atomo
Lavorando con i ricercatori della Ludwig-Maximilians-Universität, situata nella città tedesca di Monaco, il team ha analizzato le forme metastabili dell'isomero di torio-229, catturando lo stato eccitato mentre si decomponevano in atomi di uranio. Colpendo gli atomi intrappolati con un laser e studiando lo spettro di luce prodotto dal cambiamento di elettroni, il team potrebbe giudicare la distribuzione del carico attraverso il suo nucleo.
Il risultato finale è un'immagine migliore del nucleo che aiuterà a restringere la gamma di frequenze necessarie per spostare il nucleo atomico da uno stato fondamentale a uno eccitato, facendolo ticchettare come un orologio. Purtroppo, almeno per il momento, non è chiaro quanto sarebbe accurato un orologio nucleare basato sul torio, ma certamente aprirebbe una finestra su un modo completamente nuovo di misurare i secondi che passano.