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Scienziati russi prevedono di costruire primo orologio nucleare nel mondo

© Sputnik . Sergey VenyavskyUn fisico-sperimentatore al lavoro
Un fisico-sperimentatore al lavoro - Sputnik Italia
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Un'equipe di scienziati dell'Università nazionale di Mosca sulle Ricerche Nucleari sta sviluppando un orologio nucleare con un errore di un centesimo di secondo su 13,8 miliardi di anni (più o meno la durata dell'universo stesso). E' 100 volte più preciso rispetto ai migliori orologi atomici oggi esistenti.

L'orologio nucleare lavorerà sul torio-229. Grazie a questo meccanismo, sarà possibile migliorare i sistemi di navigazione, come ad esempio il GPS americano e il GLONASS russo. L'orologio è importante per la scienza di base, ad esempio, permette di verificare la teoria generale della relatività. Inoltre l'orologio nucleare è un'opportunità di sviluppo di un intero ramo nel settore della gravitometria. Sulla sua base è possibile creare un indicatore di gravità per la ricerca di vari depositi di minerali: metalli delle terre rare, petrolio e gas, nonché per la rilevazione di sottomarini ed altri oggetti.

"Si è scoperto che dopo aver appreso come misurare il tempo con una tale accuratezza, possiamo anche misurare i cambiamenti locali del campo gravitazionale della Terra. Può risolvere il problema della ricerca dei giacimenti minerari. Dal momento che il campo gravitazionale dipende dalla densità. Di conseguenza, se si modifica la densità della roccia, se per esempio in questo posto si trovano minerali pesanti, si rifletterà nel campo gravitazionale", — racconta il fisico dell'Università moscovita sulle Ricerche Nucleari Petr Borisyuk.

© Foto : WikipediaUniversità di Ricerche Nucleari di Mosca
Università di Ricerche Nucleari di Mosca - Sputnik Italia
Università di Ricerche Nucleari di Mosca
Il principio di funzionamento dell'orologio nucleare, su cui lavorano gli scienziati dell'Università di Mosca sulle Ricerche Nucleari e dell'Istituto di Misurazioni Fisico-Tecniche e Radiotecniche, è sulla base del conteggio dei periodi di tempo con l'aiuto dei cambiamenti che si verificano regolarmente tramite gli ioni del nucleo dell'isotopo radioattivo torio-229. Negli orologi atomici diffusi ora si fissa il flussso di elettroni orbitanti attorno ad un atomo da un livello di energia all'altro, ovvero la frequenza di cambio delle loro orbite. Il vantaggio dell'orologio nucleare è nel fatto che il nucleo, trovandosi all'interno dell'atomo, è protetto da una "pelliccia di elettroni", cioè da elettroni che orbitano attorno al nucleo, quindi è meno influenzato da fattori esterni. Questo renderà l'orologio nucleare più affidabile.

"Per creare un orologio nucleare, sono richieste 4 fasi: l'ottenimento di ioni, la loro cattura e contenimento, il loro raffreddamento ed infine la registrazione del loro passaggio temporale. La società statale "Rosatom" ha finanziato 2 fasi del nostro lavoro e ci ha fornito i materiali, come il torio-229, che si possono ottenere solo nei reattori nucleari. Ovvero possiamo produrre ioni ed abbiamo una trappola per la loro cattura e contenimento. Ora abbiamo bisogno di laser per la creazione di un sistema di raffreddamento e stiamo cercando i finanziamenti necessari,"- spiega Borisyuk.

Secondo il ricercatore, oltre all'equipe russa sono vicini allo sviluppo di un orologio nucleare gli scienziati di Germania e Stati Uniti.

"Dal punto di vista delle infrastrutture per la creazione dell'orologio, la Russia si trova un po' in ritardo. Ma abbiamo già svolto una significativa mole di lavoro per capire i problemi e le strategie per risolverli e comprendere le basi della fisica che c'è dietro. Con il nostro team lavora il fisico teorico Evgeny Tkalya dell'Istituto di Fisica Nucleare. E' il padre dell'idea di usare i nuclei del torio-229 per creare l'orologio. Inoltre ha dimostrato possibile creare un laser sulla stessa transizione nucleare del torio-229, ovvero una gamma di laser nello spettro ottico. La realizzazione di successo del nuovo standard di metrologia nella forma dell'orologio nucleare e del laser sulla transizione nucleare dell'energia ottica avrà un impatto significativo sull'intero processo di sviluppo umano. Inoltre abbiamo molte idee che ci accingiamo a realizzare tramite lo sviluppo di questi dispositivi. Non appena avremo gli strumenti adeguati, saremo in grado di risolvere i problemi nel più breve tempo possibile. Gli americani non sono fermi, probabilmente anche loro hanno idee. Ma penso che abbiamo qualche vantaggio".

La pubblicazione dei ricercatori dell'Università nazionale di Mosca sulle Ricerche Nucleari "Trappola ionica lineare a multisezione e nuovo metodo di avvio per la spettroscopia ottica di transizione elettronica e nucleare" ("Multisectional linear ion trap and novel loading method for optical spectroscopy of electron and nuclear transitions"), dedicata al tema, è stata riconosciuta articolo del mese nella rivista europea per la spettrometria di massa ("European Journal of Mass Spectrometry").

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