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Come funzionano i primi orologi nucleari al torio-229
Il 7 ottobre 2026, due gruppi di ricerca a Vienna e Pechino hanno presentato su Nature i primi prototipi funzionanti di orologio nucleare al torio 229. Il gruppo di Vienna ha dimostrato un sistema che si autoregola e funziona per oltre 24 ore senza intervento; Tsinghua ha riportato una stabilità circa sei volte magg...
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Research answer
Key takeaways
- Il 7 ottobre 2026, due gruppi di ricerca a Vienna e Pechino hanno presentato su Nature i primi prototipi funzionanti di orologio nucleare al torio 229.
- Il gruppo di Vienna ha dimostrato un sistema che si autoregola e funziona per oltre 24 ore senza intervento; Tsinghua ha riportato una stabilità circa sei volte maggiore.
- È una prova di principio importante, ma questi prototipi non hanno ancora superato le prestazioni dei migliori orologi atomici.
AI Prompt
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Due gruppi indipendenti hanno presentato su Nature i primi orologi nucleari funzionanti basati sul torio-229: una collaborazione guidata dalla TU Wien e dall’istituto tedesco PTB, e un team dell’Università Tsinghua di Pechino. Il risultato trasforma in un dispositivo operativo l’idea di usare una transizione nel nucleo atomico come riferimento per misurare il tempo. 4
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Dal movimento degli elettroni al nucleo
Gli orologi atomici convenzionali misurano transizioni tra stati energetici degli elettroni. I nuovi prototipi si basano invece sui nuclei di torio-229, incorporati in cristalli di fluoruro di calcio (CaF₂). Un laser stimola una specifica transizione nucleare e il sistema ne segue la frequenza: non si tratta di misurare un decadimento o una reazione nucleare. 17
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Nel prototipo viennese, un laser continuo è stato stabilizzato sulla transizione a 148 nanometri. La frequenza viene corretta rapidamente grazie a un sistema di retroazione che usa la spettroscopia di assorbimento dei nuclei di torio. 33
Che cosa hanno ottenuto i due gruppi
La collaborazione TU Wien–PTB ha mostrato che il proprio sistema può autoregolarsi e restare in funzione per oltre 24 ore senza interventi. Nell’arco di una giornata, l’instabilità di frequenza si è avvicinata a 10⁻¹⁵: una misura spesso resa con l’esempio di uno scarto di circa un secondo in 30 milioni di anni. È un modo per descrivere la prestazione misurata, non il risultato di una prova durata milioni di anni. 9
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Il gruppo di Tsinghua ha riportato una stabilità circa sei volte maggiore rispetto al prototipo viennese. In prove separate, inoltre, due cristalli prodotti indipendentemente hanno generato segnali quasi identici: le misure sono risultate concordi entro circa tre parti su dieci mila miliardi. 19
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Questi risultati riguardano proprietà diverse. La stabilità descrive quanto varia la frequenza nel tempo; la concordanza tra cristalli riguarda la riproducibilità. Nessuna delle due, da sola, equivale a un confronto diretto dell’accuratezza assoluta dei due orologi. L’instabilità frazionaria riportata è di 5 × 10⁻¹³/√(τ/s) per Tsinghua e di 3 × 10⁻¹²/√(τ/s) per la collaborazione PTB–TU Wien, dove τ indica il tempo di media. 33
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Un passo avanti, non ancora un record
La dimostrazione indipendente di sistemi funzionanti in due laboratori suggerisce che l’approccio non dipenda da una singola configurazione sperimentale. Ma si tratta ancora di prototipi, e i risultati pubblicati non mostrano che gli orologi nucleari abbiano superato i migliori orologi atomici. 4
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La stabilità superiore riportata da Tsinghua non contraddice il valore vicino a 10⁻¹⁵ citato per le misure di Vienna: si tratta di confronti basati su misure e scale temporali diverse. Perciò, dire che un dispositivo è «sei volte migliore» è significativo solo specificando quale caratteristica si sta confrontando. 9
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A che cosa potrebbero servire
Gli orologi nucleari sono considerati strumenti potenziali per testare la fisica fondamentale. Il gruppo di Vienna ha usato il proprio apparato per cercare variazioni periodiche e derive lente dell’energia della transizione nucleare, ponendo vincoli ad alcuni modelli di materia oscura ultraleggera. Questo restringe lo spazio di modelli possibili: non significa che la materia oscura sia stata rilevata. 33
I ricercatori indicano anche possibili sviluppi per la misurazione precisa del tempo e per dispositivi portatili. Per ora, però, i risultati riguardano prototipi: non dimostrano che la tecnologia sia già pronta per applicazioni come la navigazione satellitare o altre infrastrutture. 4
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Il risultato centrale è quindi circoscritto, ma importante: per la prima volta due gruppi indipendenti hanno realizzato orologi funzionanti basati su una transizione nucleare del torio-229. L’autostabilizzazione di Vienna, la maggiore stabilità riportata da Tsinghua e la riproducibilità tra cristalli sono tappe concrete, non la prova che gli orologi nucleari abbiano già superato quelli atomici di punta. 9
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Il 7 ottobre 2026, due gruppi di ricerca a Vienna e Pechino hanno presentato su Nature i primi prototipi funzionanti di orologio nucleare al torio 229. Il gruppo di Vienna ha dimostrato un sistema che si autoregola e funziona per oltre 24 ore senza intervento; Tsinghua ha riportato una stabilità circa sei volte maggiore.
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È una prova di principio importante, ma questi prototipi non hanno ancora superato le prestazioni dei migliori orologi atomici.