Experimento sugiere que la física cuántica clásica y la física nuclear se pueden combinar

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Experimento sugiere que la física cuántica clásica y la física nuclear se pueden combinar

Un rayo láser incide en los núcleos de torio, incrustados en un cristal. / Tu Wien

Un equipo de físicos, liderado por el profesor Thorsten Schumm de la Universidad Técnica de Viena, junto con colaboradores del Instituto Nacional de Metrología de Braunschweig, ha anunciado un avance histórico en la física nuclear: la detección precisa del estado de transición del núcleo atómico de torio-229. 

Este descubrimiento, publicado en la revista Physical Review Letters, podría revolucionar la tecnología de medición de tiempo y abrir nuevas vías en la investigación fundamental de la física.

 

Alta precisión  

Durante décadas, la comunidad científica mundial ha especulado sobre la existencia de un estado energético en el núcleo de torio-229 que podría ser alterado utilizando un láser. Sin embargo, identificar este estado con la precisión necesaria ha sido comparado con la búsqueda de una aguja en un pajar. 

«Conocer la energía de esta transición con una precisión de un electrón voltio es de poca utilidad si para detectar la transición hay que encontrar la energía correcta con una precisión de una millonésima de electrón voltio», explicó Schumm.

El equipo de Schumm, utilizando una técnica innovadora que implica el desarrollo de cristales que contienen torio, ha logrado superar este obstáculo. «Desarrollamos cristales especiales que permiten la acumulación de grandes cantidades de núcleos de torio, lo que aumenta significativamente la probabilidad de éxito al interactuar con el láser», detalla Fabian Schaden, quien participó en el desarrollo de los cristales.

El 21 de noviembre de 2023, los investigadores lograron finalmente excitar estos núcleos atómicos con un láser, marcando la primera vez que se manipula un núcleo atómico de esta manera. «Es un sueño hecho realidad», expresó Schumm, quien ha dedicado su carrera desde 2009 a este proyecto.

 

Utilidad

Este logro no solo valida la teoría detrás de la manipulación láser de núcleos atómicos, sino que también establece las bases para el desarrollo de relojes nucleares extremadamente precisos. Estos dispositivos prometen superar en exactitud a los mejores relojes atómicos actuales, utilizando la oscilación de la luz que excita la transición del torio como cronometrador. 

La capacidad para medir con precisión estos cambios en el estado del torio también tendría aplicaciones en la geología y la sismología, al permitir análisis extremadamente precisos del campo gravitacional terrestre, facilitando la detección de recursos minerales o la predicción de terremotos. Además, abre una puerta para investigar si las constantes de la naturaleza, como la constante de estructura fina, podrían variar a lo largo del tiempo y el espacio.

«Estamos apenas al comienzo», afirma Schumm. «No podemos predecir aún todos los resultados que lograremos con esta nueva técnica, pero sin duda será emocionante descubrirlo.» 

La comunidad científica observa con gran expectativa los próximos pasos de este equipo. Las aplicaciones prácticas de dicho conocimiento en nuestra vida cotidiana y en la comprensión de la naturaleza pueden redibujar los límites del conocimiento humano.

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