Un orologio atomico di nuova generazione il cui elemento chiave potrebbe essere il Torio-229.

Fonte: Cordis

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Alcuni scienziati europei stanno per dedicare completamente il loro impegno allo sviluppo di un orologio atomico nucleare, dispositivo che rappresenterà un importante passo avanti rispetto agli orologi atomici attualmente in uso. Un impegno, questo, reso possibile grazie ai fondi (1,3 milioni di euro) messi a disposizione mediante una borsa "starting" di durata quinquennale dal Consiglio europeo della ricerca (CER) a Thorsten Schumm, dell'Istituto per la fisica atomica e subatomica del Politecnico di Vienna (Austria). I fondi del CER si aggiungono a un riconoscimento START assegnato al dott. Schumm dal Fondo austriaco per la ricerca a fine 2009. Il fulcro del progetto è rappresentato dall'isotopo radioattivo torio-229. Gli atomi sono costituiti da nuclei attorniati da una nube di elettroni. Nella maggior parte degli atomi, la quantità di energia necessaria a provocare dei cambiamenti (quale lo stato di eccitazione, per esempio) nel nucleo e nelle nubi elettroniche differiscono di diversi ordini di magnitudo. Proprio per questo motivo, gli scienziati che studiano i diversi componenti dell'atomo ricorrono a strumenti diversi. Gli scienziati attivi nell'ambito della fisica atomica, per esempio, per l'analisi delle nubi elettroniche utilizzano perlopiù laser, mentre i ricercatori che si occupano di fisica atomica per lo studio del nucleo ricorrono agli acceleratori di particella. Il torio-229 si distingue poiché il suo stato di eccitazione del nucleo è innescato da un'energia particolarmente ridotta. "Potrebbe essere possibile indurre lo stato di eccitazione in un nucleo atomico utilizzando la luce (laser)!", scrivono i ricercatori sul loro sito Internet. "L'obiettivo del progetto è individuare e caratterizzare questa transizione nucleare a bassa energia e renderla accessibile per studi e applicazioni di grande rilievo". Nello specifico, il dott. Schumm spera, insieme ai suoi colleghi, di poter sfruttare queste particolari proprietà del nucleo del torio-229 per la costruzione di un orologio atomico nucleare. Attualmente, il secondo viene definito come 9.192.631.770 oscillazioni di un'onda luminosa. Questo provoca alcune variazioni specifiche all'interno della nube elettronica di un atomo di cesio: una caratteristica, questa, sfruttata negli orologi atomici utilizzati per definire i parametri temporali in uso. Tuttavia, le transizioni elettroniche sono estremamente sensibili ai campi magnetici ed elettrici ed è per questo che gli orologi atomici sono dotati di strutture schermanti complesse. Inoltre, poiché le misurazioni devono essere effettuate senza considerare le cause che le determinano, la prossima generazione di orologi atomici dovrà basarsi sui satelliti. Un orologio atomico nucleare creato sulla base del torio-229 riuscirebbe a raggirare questo tipo di problemi. "Gli ioni di torio possono essere inseriti nei cristalli UV [ultravioletti] trasparenti", spiegano i ricercatori. "Inoltre la tecnologia sottovuoto, ingombrante e complessa, attualmente necessaria per gli orologi atomici potrebbe essere sostituita da un singolo cristallo a temperatura ambiente stimolato con atomi di torio-229". Se il team riuscisse nel suo intento, l'orologio atomico nucleare che ne risulterebbe potrebbe migliorare sensibilmente l'accuratezza dei nostri standard temporali. Il dott. Schumm ha già iniziato a costituire la sua équipe di lavoro e sono stati avviati i lavori per la costruzione di un laboratorio all'avanguardia che possa soddisfare gli standard elevati richiesti per poter utilizzare il laser (per farlo la temperatura deve essere estremamente stabile e le vibrazioni devono essere molto ridotte) e gli standard di radioprotezione. Il laboratorio dovrebbe essere pronto per il prossimo ottobre. Secondo il team, l'Istituto per la fisica atomica e subatomica èn uno dei pochi posti al mondo in cui la fisica nucleare e delle particelle può essere unita con la spettroscopia al laser di precisione. "Questo ambiente è davvero unico e dimostra l'impegno del Politecnico di Vienna per questo progetto", ha commentato il dott. Schumm.
Per maggiori informazioni, visitare: Sito web del progetto Thorium: http://www.thorium.at/ Politecnico di Vienna http://www.tuwien.ac.at/ Consiglio europeo della ricerca (CER): http://erc.europa.eu/
Categoria: ProgettiFonte: Politecnico di ViennaDocumenti di Riferimento: Sulla base di informazioni fornite dal Politecnico di ViennaAcronimi dei Programmi: MS-A C, FP7, FP7-IDEAS, FUTURE RESEARCH-->Codici di Classificazione per Materia: Coordinamento, cooperazione; Tecnologia dei materiali ; Ricerca scientifica; Altre tecnologie
RCN: 32427