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È giunta l’ora del miglior orologio del mondo

Nel corso della storia, l’umanità ha voluto misurare il tempo nel modo più preciso possibile. Ispirandosi a questo intento, un’iniziativa dell’UE ha prodotto un orologio scientifico molto più preciso dei migliori orologi che operano in alcuni dei migliori laboratori del mondo.

Economia digitale

I migliori orologi atomici di oggi perdono solo 1 secondo in 30 miliardi di anni, il che li rende i dispositivi di misurazione più precisi mai costruiti. Gli orologi atomici sui satelliti di navigazione forniscono i segnali del sistema di posizionamento globale che usiamo quotidianamente. Tuttavia, gli orologi atomici estremamente precisi sono estremamente delicati e possono essere utilizzati solo in laboratori specializzati.

Misurare il tempo nel modo più accurato possibile

«Per aumentare ulteriormente la precisione di posizionamento fino al centimetro, abbiamo bisogno di orologi ancora più precisi, ma allo stesso tempo sufficientemente compatti e robusti per essere utili nelle applicazioni sul campo», afferma il Prof. Thorsten Schumm, coordinatore del progetto nuClock finanziato dall’UE. Gli scienziati hanno proposto un approccio concettualmente nuovo, sostituendo le transizioni elettroniche comunemente usate negli orologi atomici con una transizione nucleare molto speciale in un atomo chiamato Torio-229. Invece di usare gli elettroni di un atomo, hanno usato il nucleo del Torio-229 per una maggiore precisione. «Questo orologio nucleare può arrivare a superare gli orologi atomici esistenti in termini di precisione, ma è anche intrinsecamente più robusto contro le perturbazioni». Una delle principali motivazioni alla base del concetto di orologio nucleare era che in definitiva poteva essere realizzato in una versione a stato solido. Ciò presenta enormi vantaggi come la robustezza, l’impronta ambientale e la produzione di massa. Il team di nuClock ha dimostrato che l’energia di transizione dell’orologio nucleare è effettivamente compatibile con tale approccio. I partner del progetto hanno dimostrato che l’orologio nucleare è possibile e a portata di mano. Più specificamente, hanno determinato l’energia della transizione del Torio-229 che sarà utilizzata per l’orologio e una vasta gamma di altri parametri nucleari precedentemente sconosciuti. Hanno anche sviluppato il sistema laser correlato, nella gamma degli ultravioletti da vuoto. Grazie a nuClock, questi sono ora disponibili in commercio.

È giunto il momento che gli orologi nucleari superino i cronometri atomici esistenti

Fino all’arrivo di nuClock, «il settore degli orologi nucleari non aveva mai visto prima uno sforzo coordinato di questo tipo, i team di ricerca erano dispersi e non esisteva una vera comunità», spiega il Prof. Schumm. Il progetto ha beneficiato delle tecniche e delle infrastrutture dei partner, tra cui l’accesso a strutture di ricerca su larga scala, i migliori rilevatori a livello mondiale mai utilizzati fino ad oggi in un tale contesto e lo sviluppo di laser standard del settore. Il Torio-229, il materiale centrale dell’orologio nucleare, è estremamente scarso: ci sono solo milligrammi disponibili su tutta la Terra. Per questo è stata necessaria una forte collaborazione per coordinare e mettere in comune l’acquisizione e la lavorazione del materiale. Tali sforzi hanno infine portato a una riduzione dei costi. «L’orologio nucleare come prodotto commerciale è ancora lontano, ma quando parliamo di automobili o di treni merci a guida autonoma, è necessario un posizionamento dell’oggetto sulla Terra a livello di centimetri o superiore», aggiunge. «In generale, un sistema di posizionamento significativamente migliorato avrà molte applicazioni». «nuClock ha reso l’Europa il protagonista principale nel campo degli orologi nucleari», conclude il Prof. Schumm. «Ora il compito è quello di continuare su questa strada e anticipare i nostri concorrenti».

Parole chiave

nuClock, orologio, orologio nucleare, tempo, orologio atomico, Torio-229, sistema di posizionamento

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