Versão artística de um relógio óptico nuclear. Crédito:P. G. Thirolf et al., Ann. Phys. 531, 1800381 (2019).
Uma equipe de pesquisadores da Alemanha e da Áustria fez uma nova medição do núcleo de um isótopo de tório-229, movendo um passo mais perto de um relógio nuclear. Em seu artigo publicado na revista Cartas de revisão física , o grupo descreve como mediram o isótopo e seus resultados.
Nos últimos cem anos, os cientistas desenvolveram relógios cada vez mais precisos. Evoluindo dos movimentos de quartzo para o tique-taque dos elétrons em uma camada atômica, os cientistas avançaram a cronometragem a tal ponto que alguns relógios atômicos têm precisão de uma parte em 10 18 - preciso o suficiente para não perder um único segundo ao longo da vida do universo até o momento.
Mas ainda, os cientistas querem um relógio ainda mais preciso:um baseado nas oscilações dos núcleos de um átomo - ou, neste caso, um isótopo. Os pesquisadores já tentaram fazer esse relógio anteriormente, mas falharam por vários motivos, principalmente relacionado às altas energias de transição envolvidas. A maior parte desse trabalho concentrou-se no tório-229 porque seu estado excitado é o mais baixo conhecido para todos os núcleos atômicos.
Até agora, várias tentativas foram feitas para identificar o comprimento de onda exato da luz ultravioleta que poderia ser usada para excitar o tório-229, que revelaria o tipo de laser que poderia ser usado para criar um relógio nuclear. Cada um deu resultados ligeiramente diferentes, mas os cientistas estão chegando mais perto da resposta. Neste novo esforço, os pesquisadores chegaram o mais perto ainda, trazendo consigo a possibilidade de uma nova era de controle do tempo.
Uma imagem de microscopia eletrônica de varredura em cores falsas do conjunto 8x8 de detectores maXs30. Crédito:©:Matthäus Krantz
O trabalho envolveu a medição da radiação emitida por uma amostra de urânio-233 à medida que se decompunha em vários tipos de isômeros, um dos quais foi o tório-229 - uma técnica que já foi tentada antes. Mas desta vez, a equipe usou um método mais preciso, o que levou a uma estimativa mais precisa do comprimento de onda da luz ultravioleta necessária para medir as oscilações do núcleo do isótopo. Eles mediram a energia de transição em 8,1 eletronvolts, o que significaria que um laser ultravioleta com comprimento de onda de 153,1 nanômetros poderia ser usado para construir o evasivo relógio nuclear. A equipe planeja realizar várias medições usando a mesma técnica para reduzir a incerteza, e talvez chegar à medida exata necessária para construir o relógio mais preciso que se possa imaginar.
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