Daniel Rodríguez Rubiales
La nota de prensa está clara respecto a lo que representan estos artículos: el primer reloj nuclear, un reloj óptico pero basado en una transición nuclear. Para mí, lo más extraordinario de esto es el hecho de poder controlar una transición nuclear con un láser y utilizarla para regular ese láser, lo cual ha tenido implicaciones técnicas y desarrollos muy relevantes.
Los artículos son de muy buena calidad y consiguen un objetivo que se propuso en el año 2003: utilizar una transición entre un estado excitado del núcleo 229Th y su estado fundamental para contar el tiempo de forma similar a como se hace en relojes atómicos y ópticos, en ambos casos, utilizando el electrón más externo de un átomo. Este reloj, sin embargo, utilizaría la medida de la transición nuclear y contaría segundos a partir de la frecuencia (una frecuencia es un número de oscilaciones por segundo). Al ser un núcleo (y dado que el núcleo está más aislado que un electrón del átomo) sería más robusto frente a perturbaciones externas. Es un caso único, ya que las transiciones nucleares suelen ser de energías muy superiores para poderlas dirigir con láser.
Para poder dirigir esta transición nuclear (inusualmente de muy baja energía para un núcleo) era necesario un láser emitiendo a una longitud de onda en torno a 148 nm (no alcanzable hace algunos años), por lo que se ha tenido que desarrollar en varios años y cada grupo presenta una alternativa diferente. Poder medir la energía de la transición ha conllevado décadas y hace dos años se midió difundiendo 229Th en un cristal CaF2 en un experimento de ISOLDE/CERN. La diferencia es que ahora no solo se observa (en su momento también fue un gran logro ver la fluorescencia de esta transición), sino que además se utiliza la señal del cristal para corregir la radiación láser cuya frecuencia se va a medir y que daría como resultado la conversión frecuencia-tiempo. Aún hay margen de mejora para conseguir estabilidades más altas y reproducibilidad, pero al tratarse de un núcleo y de un estado excitado de baja energía, la precisión puede ofrecer mayor sensibilidad para estudiar, por ejemplo, el origen y propiedades de la materia oscura.
[En cuanto a posibles limitaciones] Actualmente, según lo que entiendo, pueden mejorar la estabilidad del reloj, que es lo que puede variar o fluctuar la medida de la frecuencia a lo largo del tiempo.