El tiempo es oro para un nuevo beneficiario de una subvención del CEI
Científicos financiados con fondos comunitarios se han propuesto construir un reloj atómico nuclear, un dispositivo que supone un gran avance con respecto a los relojes atómicos utilizados en la actualidad. Este trabajo de gran envergadura será posible gracias a la subvención de 1,3 millones de euros para investigadores principiantes independientes (Starting Grants) del Consejo Europeo de Investigación (CEI) otorgada a Thorsten Schumm, del Instituto de Física Atómica y Subatómica de la Universidad Tecnológica de Viena (TU Viena, Austria). La financiación del CEI se suma al galardón START que el Fondo para la Ciencia de Austria (FWF) otorgó al Dr. Schumm a finales de 2009. El proyecto se basará en el isótopo radioactivo torio 229. Los átomos se componen de un núcleo rodeado por una capa de electrones. En la mayoría de los átomos, la cantidad de energía para provocar cambios («excitaciones») en el núcleo y en la capa de electrones difiere en varios órdenes de magnitud. Por ello, los científicos dedicados a distintos componentes del átomo suelen emplear herramientas distintas para su estudio. Así, los físicos atómicos suelen utilizar láseres para observar la capa de electrones, mientras que los físicos nucleares emplean aceleradores de partículas para investigar el núcleo. El torio 229 es distinto en el sentido de que posee un estado excitado nuclear inusualmente bajo. «Por esta razón quizás sea posible crear un estado excitado de un núcleo atómico utilizando luz [láser]», indican los autores en su página web. «El objetivo de este proyecto es descubrir y caracterizar esta transición nuclear de baja energía y ponerla a disposición de aplicaciones e investigaciones fundamentales.» En concreto, el Dr. Schumm y sus colegas confían en aprovechar las inusuales propiedades del núcleo del torio 229 para construir un reloj atómico nuclear. Un segundo se define en la actualidad como 9.192.631.770 oscilaciones de una onda de luz. Esto provoca cambios concretos en la capa de electrones de un átomo de cesio, una circunstancia que se aprovecha en los relojes atómicos utilizados actualmente para establecer los estándares horarios. No obstante, las transiciones de electrones poseen una sensibilidad extrema a los campos magnéticos y eléctricos, por lo que los relojes atómicos están ubicados en estructuras de apantallamiento complejas. Además, las medidas deben hacerse en caída libre, por lo que la siguiente generación de relojes atómicos tendría que estar instalada en satélites. Un reloj atómico basado en torio 229 sortearía este tipo de problemas. «Los iones de torio pueden introducirse en cristales transparentes UV [ultravioletas]», aclaran los investigadores. «El sistema de vacío, grande y complicado, que precisan los relojes atómicos modernos podría sustituirse por un único cristal a temperatura ambiente dopado con átomos de torio 229.» Si el equipo logra su cometido, el reloj atómico nuclear resultante también permitirá aumentar considerablemente la precisión de los estándares horarios. El Dr. Schumm ya ha comenzado a formar su equipo de investigación y está trabajando en la construcción de un laboratorio de última generación que cumpla con los estrictos estándares que precisa para su trabajo con láseres (es decir, una temperatura extremadamente estable y niveles bajos de vibración) y que reciba el beneplácito de la autoridad de protección contra la radiación. El laboratorio podría estar listo para octubre de 2010. Según el equipo, el Instituto de Física Atómica y Subatómica es uno de los pocos lugares en el mundo donde se puede combinar física nuclear y de partículas con espectroscopía láser de precisión. «Este entorno es único y demuestra el compromiso de la TU Viena con el proyecto», comentó el Dr. Schumm.
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Austria