Gli scienziati austriaci e tedeschi hanno per la prima volta eccitato il nucleo del torio-229 con un laser

• Il team austriaco-tedesco ha registrato l'eccitazione del torio-229 con un laser
• Il laser operava a 148 nm con potenze di picco nell'ordine delle decine di petawatt
• Il metodo potrebbe portare alla creazione di orologi nucleari che competono con quelli atomici

Un gruppo di fisici austriaci e tedeschi ha annunciato la prima osservazione nella storia dell'eccitazione della transizione nucleare dell'isotopo torio-229 tramite assorbimento di luce. Prima di questo, tali transizioni erano registrate solo dopo che il nucleo emetteva la propria radiazione, il che limitava la precisione delle misurazioni.

Impianto sperimentale

Per ottenere il risultato, gli scienziati hanno avuto bisogno di un laser continuo che operasse a una lunghezza d'onda estremamente corta: 148 nanometri. Nonostante la potenza relativamente bassa, il livello di energia di picco raggiungeva decine di petawatt, permettendo un'interazione efficace con il nucleo del torio-229.

L'isotopo del torio è noto per il suo unico livello nucleare a bassa energia, situato nell'intervallo di alcuni elettronvolt, il che lo rende un candidato potenziale per la creazione di orologi superprecisi. Tuttavia, fino a tempi recenti, l'assenza di un modo affidabile per eccitare questo stato limitava l'applicazione pratica.

Nell'esperimento condotto, il raggio laser è stato diretto su un sottile film contenente atomi di torio-229. Quando assorbiva fotoni, il nucleo passava a uno stato eccitato, come confermato dalle misurazioni dello spettro e dai cambiamenti caratteristici nella distribuzione energetica.

Prospettive degli orologi nucleari

Il metodo ottenuto apre la possibilità di sviluppare orologi nucleari che possono superare in stabilità e precisione gli attuali orologi atomici basati su transizioni elettroniche. Le transizioni nucleari sono meno sensibili ai campi esterni e alle fluttuazioni di temperatura, il che promette una durata maggiore e un errore minore.

Se la tecnologia sarà perfezionata e scalata, tali orologi potrebbero trovare applicazione in sistemi globali di navigazione, sincronizzazione delle reti di telecomunicazione e ricerche fisiche fondamentali, dove è richiesta la misurazione del tempo con precisione estrema.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati in una rivista scientifica Natura, dove gli autori hanno descritto in dettaglio lo schema sperimentale, i dati ottenuti e le potenziali direzioni per ulteriori ricerche.

Fonte: N+1