Un descobriment en un tipus especial de tori, un element químic lleugerament radioactiu, pot fer possible la creació de rellotges nuclears, que els científics asseguren que serien els més precisos del món superant, de molt, els atòmics que es fan servir actualment. En un article publicat a ‘Nature’, un equip d’investigadors liderats per la Universitat Catòlica de Lovaina (Bèlgica) explica com en aquest isòtop del tori s’hi ha detectat un tipus de desintegració radioactiva que allibera una sola partícula de llum, i que un rellotge basat en aquest principi pot ser set cops més precís.
Rellotge atòmic i rellotge nuclear
Actualment, els rellotges atòmics ja són, pels estàndards habituals, extraordinàriament precisos, i es fan servir tant en els satèl·lits de GPS com en experiments sobre les lleis fonamentals de la física, i fins i tot podrien ser claus en la colonització de la Lluna. Es basen en la física dels electrons que envolten el nucli de l’àtom: els salts dels electrons a un estat més energètic requereixen una freqüència de llum molt concreta i amb una quantitat justa d’energia. Aquesta oscil·lació de la llum és el que es fa servir com si fos el ‘tic-tac’ del rellotge.
Els futurs rellotges nuclears es basarien, com el seu nom indica, en el seu nucli, i podrien ser encara més precisos. Normalment, però, els nuclis atòmics tenen nivells d’energia massa diferents com per fer-los ‘saltar’ amb un làser, cosa imprescindible per fer un rellotge. En aquest cas, però, el tori-229 té dos nivells d’energia força propers, i ara s’ha pogut conèixer amb precisió quina és aquesta ‘distància’.
La xifra que faltava
Per fer-ho, els investigadors han mesurat l’energia que s’allibera amb la desintegració d’un nucli de tori-229, saltant d’un estat d’alta energia a un de baixa. El primer pas era que el tori estigués en l’estat d’alta energia, el que s’anomena un isòmer, i això s’ha fet partint d’un altre element, l’actini-229, que es desintegra justament d’aquesta manera. Ho van fer, a més, incrustant-lo en cristalls de fluorur de calci i fluorur de magnesi, que van suprimir part de la desintegració fent més fàcil de detectar i mesurar l’energia del fotó, la partícula de llum, que s’allibera: 8,338 electronvolts (eV).
Un avenç que pot ser importantíssim
Amb aquesta dada precisa, i amb la primera observació real de la desintegració d’aquest isòmer, els investigadors treballen amb un làser per posar en marxa la transició d’estats, passant del de baixa energia al d’alta energia, com la propera passa cap a la creació d’un rellotge nuclear. Per bé que d’entrada pugui semblar una curiositat, el fet és que comparar aquests rellotges amb els atòmics podria ser molt interessant perquè, per exemple, pot permetre detectar variacions molt subtils en les constants fonamentals de la física. A més, per les seves propietats, els rellotges nuclears serien molt més estables i permetrien fer mesures més ràpidament.
