L'orologio nucleare al torio-229 cinese inizia a ticchettare, ed è un primato mondiale

I fisici dell’Università Tsinghua di Pechino hanno realizzato qualcosa che la metrologia quantistica inseguiva da decenni: hanno fatto funzionare un orologio basato su un nucleo atomico anziché sugli elettroni che lo circondano. Il lavoro, pubblicato online sulla rivista Nature, è descritto dal team come il primo funzionamento di un orologio nucleare al torio-229, ottenuto in parallelo con un gruppo europeo.

Ogni orologio ha bisogno di un battito ripetuto. I migliori orologi atomici odierni usano laser per far oscillare gli elettroni tra livelli energetici in atomi come lo stronzio o l’itterbio. Il team di Tsinghua ha invece agganciato un laser a una transizione all’interno del nucleo del torio-229, un isotopo il cui stato eccitato più basso si trova a un’energia insolitamente bassa. Questa particolarità lo rende raggiungibile con la luce anziché con i potenti raggi X che tali transizioni nucleari richiedono di solito.

Per arrivarci, i ricercatori hanno costruito internamente un laser a onda continua nel vuoto ultravioletto a 148 nanometri e lo hanno abbinato a cristalli di fluoruro di calcio drogati con torio-229, sviluppati con gruppi partner. Colpendo il cristallo con il laser e allineando la sua frequenza al salto nucleare, sono riusciti a mantenere la transizione abbastanza stabile da servire come riferimento temporale.

Perché preoccuparsene? Un nucleo è migliaia di volte più piccolo della nube elettronica che lo circonda, e molto più isolato dai campi elettrici e magnetici esterni. Questo schermo potrebbe rendere gli orologi nucleari meno sensibili al rumore ambientale, migliorando potenzialmente i migliori standard di frequenza odierni. Poiché la transizione nucleare risponde anche in modo diverso alla gravità e a possibili derive delle costanti fondamentali della natura, tali orologi potrebbero diventare strumenti per verificare se quelle costanti siano davvero costanti.

I vantaggi pratici sono più lontani, ma la direzione è nota. Una migliore misurazione del tempo è alla base della navigazione satellitare, delle reti di telecomunicazione e della marcatura temporale finanziaria, e affina la ricerca della materia oscura e dei sottili spostamenti previsti da teorie oltre il modello standard. Un orologio nucleare non è tanto un sostituto degli orologi atomici quanto un tipo diverso di righello, sensibile a forze che i dispositivi basati sugli elettroni in gran parte ignorano.

Il risultato arriva in un anno forte per la fisica. Il Premio Nobel per la Fisica 2026 è andato agli architetti di IceCube, il rivelatore sepolto nel ghiaccio antartico che cattura particelle fantasma quasi prive di massa chiamate neutrini, e il premio per la chimica ha onorato due scienziati che hanno mostrato come la chiralità molecolare possa amplificarsi. Misurazione di precisione, astronomia delle particelle e molecole speculari hanno tutti dimostrato lo stesso punto: gli strumenti che vedono l’invisibile tendono a sbloccare l’inatteso.

Ding Shiqian di Tsinghua e i suoi collaboratori sottolineano che questo è un inizio, non uno strumento finito. Una singola transizione funzionante deve ancora essere stabilizzata, confrontata con gli standard esistenti e fatta funzionare abbastanza a lungo da dimostrare che tiene il tempo meglio di quanto già abbiano i laboratori. Il risultato europeo, annunciato più o meno nello stesso periodo, suggerisce che il campo è ormai una vera corsa anziché uno sforzo solitario.

Per i lettori globali, il significato è chiaro. Un orologio che conta le vibrazioni all’interno di un nucleo atomico sposta la misurazione del tempo dal guscio elettronico al cuore della materia stessa, ed è accaduto per la prima volta in un laboratorio cinese che lavora insieme a colleghi internazionali. Se la tecnica maturerà, i secondi su cui tutti ci basiamo potrebbero un giorno essere definiti da qualcosa di molto più piccolo e strano degli atomi che usiamo ora.