I ricercatori della Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) di Monaco hanno, per la prima volta, misurato la durata di uno stato eccitato nel nucleo di un elemento instabile. Questo è un passo importante verso un orologio nucleare che potrebbe tenere il tempo anche meglio dei migliori cronometri atomici di oggi.

Gli orologi atomici sono i cronometri più precisi che abbiamo ora. Questi cronometri si basano su una conoscenza precisa della frequenza di transizioni specifiche tra livelli di energia definiti nei gusci elettronici di determinati atomi. Studi teorici suggeriscono che gli orologi nucleari che fanno uso di analoghi cambiamenti negli stati energetici dei nuclei atomici potrebbero fornire standard di frequenza ancora più accurati per scopi di cronometraggio. I team di ricerca di tutto il mondo stanno ora esplorando modi per trasformare questa possibilità teorica in una realtà pratica.

All'inizio dell'estate scorsa, fisici Dr. Peter Thirolf, Lars von der Wense e Benedict Seiferle alla cattedra di fisica medica della LMU, in collaborazione con i colleghi di Mainz e Darmstadt, raggiunto un notevole passo avanti nella ricerca per sviluppare un orologio nucleare funzionante. In un articolo pubblicato sulla rivista Natura , hanno riportato la prima rilevazione sperimentale di una specifica transizione energetica nel nucleo di un particolare isotopo dell'elemento torio (Th) che era stata prevista decenni fa. Il nucleo di questo isotopo instabile, che ha un peso atomico di 229, è l'unico nucleo noto per avere le proprietà richieste per lo sviluppo di un pratico orologio nucleare.

Con il sostegno finanziario del progetto nuClock, finanziato dall'UE, Thirolf, von der Wense e Seiferle hanno continuato a caratterizzare la transizione energetica nel nucleo 229Th, e sono ora riusciti a misurare la durata dello stato nucleare eccitato. I loro risultati appaiono sulla rivista Lettere di revisione fisica .

"Questo rappresenta il valore diretto determinato sperimentalmente per l'emivita dello stato eccitato dell'isotopo ²²⁹ Ns, " afferma Benedict Seiferle. Il team della LMU ha ora in programma di misurare l'energia della transizione stessa. Con questi dati alla mano, dovrebbe essere possibile in futuro indurre otticamente la transizione in modo controllato con l'aiuto di un laser opportunamente progettato.