La física del tiempo ha dado un salto decisivo con la creación de los primeros relojes nucleares funcionales, dispositivos que miden el tiempo a partir del núcleo de los átomos. Hasta hace pocos años, este concepto pertenecía casi por completo al terreno teórico, pero ahora dos equipos de investigadores han logrado materializarlo utilizando el isótopo torio-229, considerado el candidato más prometedor para esta tecnología.
Los trabajos, publicados como preprints en arXiv, provienen de equipos en Europa y China. En la Universidad Técnica de Viena, los científicos desarrollaron un sistema que, según sus autores, 'constituye la primera implementación de un reloj nuclear que funciona como dispositivo autónomo'. En paralelo, investigadores de la Universidad de Tsinghua obtuvieron resultados que refuerzan la reproducibilidad de estas señales en distintos cristales, un paso clave para su futura estandarización.
El torio-229 y el nacimiento de los relojes nucleares
El concepto de reloj nuclear se basa en una idea simple pero exigente: utilizar las transiciones energéticas del núcleo atómico como referencia temporal. A diferencia de los relojes atómicos tradicionales, que dependen de los electrones y son más vulnerables a interferencias externas, los nuevos sistemas se apoyan en el núcleo, mucho más estable. Esa estabilidad podría traducirse en una precisión superior en el futuro.
El gran desafío ha sido encontrar un núcleo con una transición accesible mediante tecnología láser. El torio-229 destaca por una excepción poco común: su nivel de energía es tan bajo que permite excitarlo con luz láser ultravioleta de alta precisión. Este detalle abrió la puerta a experimentos que, en 2024, lograron por primera vez activar y medir su transición en entornos controlados, un hito que marcó el inicio práctico de esta línea de investigación.
Avances cuánticos en Europa y China
El equipo de la Universidad de Tsinghua, liderado por Beichen Huang, verificó la consistencia del 'tic' nuclear en cristales fabricados de forma independiente, obteniendo frecuencias casi idénticas. Según los investigadores, este avance “amplía la metrología cuántica desde las transiciones electrónicas hacia las nucleares y abre una plataforma para relojes compactos y sensores de precisión”. En Europa, Luca Toscani De Col, de la Universidad Técnica de Viena, diseñó un sistema donde núcleos de torio-229 se integran en cristales de fluoruro de calcio. El dispositivo emplea láseres de ultravioleta extremo para estabilizar una frecuencia de referencia, y al compararlo con un reloj de iones de iterbio, demostró estabilidad a largo plazo. Este mismo sistema permitió explorar posibles señales de materia oscura ultraligera; aunque no se hallaron evidencias concluyentes, se establecieron nuevos límites para ciertos modelos físicos. Ambos experimentos, complementarios entre sí, marcan un hito hacia los primeros relojes alimentados por núcleos atómicos.
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