Alfonso Maruccia

Un orologio nucleare per contare il tempo assoluto

Un nuovo sistema di eccitazione dei nuclei atomici tramite laser potrebbe permettere la realizzazione di un orologio nucleare. Più preciso di quello atomico, più affidabile della durata del tempo stesso

Roma - Un orologio nucleare più affidabile e capace di quello atomico, capace di "tenere" il tempo con una precisione che travalica di molte lunghezze l'età stessa dell'universo conosciuto: è quello che potrebbe presto essere realizzato grazie alle ricerche condotte dal Georgia Institute of Technology, dove Corey Campbell e colleghi avrebbero ideato il modo per controllare l'orientamento spaziale degli stati energetici in cui risiedono gli elettroni intorno all'atomo.

L'orologio atomico è stato ideato da Norman Ramsey, scienziato americano vincitore del Premio Nobel nel 1989 scomparso lo scorso venerdì all'età di 96 anni. Il principio su cui si basa quello che è al momento il sistema più preciso noto all'uomo per misurare il tempo - affetto da uno scarto di soli 4 secondi dal Big Bang a oggi - è la manipolazione degli stati energetici degli elettroni attraverso pulsazioni laser.

Misurando col laser il "salto" fatto da un elettrone tra uno stato e l'altro è possibile tenere il rintocco del tempo, ma la configurazione energetica degli elettroni è soggetta a impercettibili influenze e perturbazioni dovute ai campi elettromagnetici esistenti in natura.
Un orologio "nucleare", al contrario, baserebbe il suo rintocco sulla misurazione del "salto" energetico del nucleo stesso di un atomo di torio, potendo contare sulla maggiore resilienza della forza forte (una delle quattro forze fondamentali dell'universo che regola le interazioni tra le particelle subatomiche presenti all'interno del nucleo di un atomo) rispetto alle influenze esterne.

Una simile configurazione di orologio nucleare sarebbe in grado di dimostrare una precisione 60 volte superiore a quella di un orologio atomico, dicono gli scienziati del Georgia Tech, accumulando il ritardo di 1 secondo ogni 200 miliardi di anni - un tempo 14 volte superiore all'età stimata dell'universo conosciuto.

Identificato il sistema per "manipolare" la configurazione spaziale degli elettroni intorno al nucleo tramite laser, per poter tramutare in realtà il principio dell'orologio nucleare a base di torio - già ipotizzato nel 2003 - i ricercatori del Georgia Tech dovranno ora identificare la frequenza luminosa necessaria a eccitare opportunamente i nuclei atomici.

Alfonso Maruccia
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31 Commenti alla Notizia Un orologio nucleare per contare il tempo assoluto
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  • "Più preciso di quello atomico, più affidabile della durata del tempo stesso"...
    e' bello notare che il fatto di avere un secondo d'errore ogni 200 miliardi di anni lo renda piu' preciso della durata del tempo stesso. In realta' una precisione simile da' un errore di 70ms sulla durata dell'universo. Per un uomo 70 ms sono nulla, ma per altri eventi soono un enormita' di tempo...
    Sempre un po' troppo esagerati questi titoli...
    non+autenticato
  • Il torio ha un tempo di decadimento di 1,4*10^10 anni (anno più anno meno).
    Vuol dire che se l'atomo di torio viene forgiato *oggi*, ha il 50% di probabilità di decadere in un altro elemento più leggero entro 14.000.000.000 anni.
    L'universo PARE abbia solo 13.500.000.000 anni.
    Vuol dire pure che l'orologio in questione non potrebbe neanche accumulare il ritardo di 1 secondo perché dopo SOLI 14miliardi di anni non c'è più il torio a fare da oscillatore.

    GT
  • Se non erro quello è il tempo di dimezzamento del torio 232, non vuol dire che non c'è più torio ma che ce n'è la metà di prima. Mi chiedo se questo sia coperto dalla garanziaSorride
    non+autenticato
  • Scusate...ma dall'alto della mia ignoranza in materia non ho capito perchè dovrebbe essere più preciso degli altri orologi... ho provato a documentarmi in mrito... ma sicuramente c'è qualcosa che non so e che si dà per scontato... cioè... da quel che ne so i secondi sono un sistema per misurare il tempo realizzato dall'uomo... quindi che senso ha dire X sistema misura meglio di Y? E' come dire il sistema X funziona meglio del sistema metrico perchè misura meglio i millimetri... al limite potranno essere diversi... ma non capisco come uno possa essere più preciso dell'altro... se per cortesia qualuno riesce a spiegarmi cosa cambia mi fa un piacere. Grazie.Sorride
    non+autenticato
  • Da altrettanto ignorante in materia mi sono fatto delle idee a riguardo, il secondo è si inventato dall'uomo, ma calcolato sulla base di regole fisiche precise. Forse aumenta in precisione nel senso che, se l'atomico è in grado di "spezzare" (e quindi tracciare) il secondo in 100 parti, il nucleare riesce a "spezzarlo" in 10000?
    non+autenticato
  • - Scritto da: ponzio depilato
    > Da altrettanto ignorante in materia mi sono fatto
    > delle idee a riguardo, il secondo è si inventato
    > dall'uomo, ma calcolato sulla base di regole
    > fisiche precise. Forse aumenta in precisione nel
    > senso che, se l'atomico è in grado di "spezzare"
    > (e quindi tracciare) il secondo in 100 parti, il
    > nucleare riesce a "spezzarlo" in
    > 10000?

    Ok, ha senso... pero' allora non capisco il perchè di frasi come "accumulando il ritardo di 1 secondo ogni 200 miliardi di anni."... dico io... come si fa ad ottenere un ritardo su un sistema inventato dall'uomo stesso? Non so se mi spiego...
    non+autenticato
  • E' la stessa differenza che passa misurando il tempo con questi
    -uomo che conta a mente (tipo 1, 2, 3....)
    -orologio ad acqua
    -orologio a carica/meccanico
    -orologio a quarzo
    -orologio atomico...
    -orologio nucleare

    Tutti misurano il tempo, ma in quanto a precisione non mi pare siano la stessa cosaA bocca aperta, soprattutto tra l'uomo e l'orologio al quarzoSorride
    Però ognuno deve misurare il secondo....ma alcuni strumenti sono più precisi a tenere il conto!
  • > come si fa ad ottenere un ritardo su un sistema
    > inventato dall'uomo stesso? Non so se mi spiego...

    Hai ragione, infatti ogni volta che si inventa una modalità misura più precisa si può ridefinire l'unità di misura stessa: quindi oggi diciamo che il secondo è una certa quantità di tempo definita come un certo numero di oscillazioni di un atomo di cesio (9,192,631,770 oscillazioni).
    Questa è una scelta arbitraria.
    Questa definizione ha però comunque un errore intrinseco di mezza oscillazione. Cosi come se tu usi un righello con i millimetri hai un errore di misura di mezzo millimetro (un terzo ad esagerare).

    Domani se questo nuovo metodo di misura diventerà "riproducibile" il "secondo" potrà essere ridefinito sulla base di questo nuovo approccio, e si deciderà magari (di nuovo arbitrariamente) che il secondo corrisponde <tot> oscillazioni di qualcosa a livello nucleare.
    Sarà quindi una nuova definizione del secondo.
    Ora questa misura ci dicono sia 60 volte più precisa: quindi il numero di oscillazioni sarà circa 60 volte più grande (il circa serve a noi, loro sapranno il numero esatto).
    Il valore scelto sara iun numero intero di oscillazioni più vicino possibile al tempo dato oggi con la definizione delle oscillazioni atomiche del cesio.
    Ora è altamente improbabile che i due periodi risultino uno multiplo esatto uno dell'altro (il nucleo del torio non sa nulla del'atomo di cesio) quindi ci sarà uno scarto e si potrà dire che la definizione che usiamo oggi di secondo aveva un imprecisione di <X> oscillazioni del nucleo del torio.
    non+autenticato
  • Esattamente.

    Ipotizziamo, solo come ESEMPIO, che il tuo orologio trovato nel Dixan sommi 1 secondo ogni secondo e 100ms.
    Avrai che, dopo 10 secondi REALI il tuo orologio ne ha fatti, in realtà, 11...quindi per te i 10 secondi erano scaduti 1 secondo prima del reale.

    Ovviamente ho usato scarti grossolani per far capire il senso.
    Viene pur detto che questo orologio nucleare può sbagliare di 1 secondo ogni TOT miliardi di anni, il che lo rende molto più preciso perchè, fin'ora (cioè dall'inizio dell'universo per come l'abbiamo calcolato noi), potrebbe aver sbagliato solo di qualche decimo di secondo.
    non+autenticato
  • - Scritto da: Antony
    > Esattamente.
    >
    > Ipotizziamo, solo come ESEMPIO, che il tuo
    > orologio trovato nel Dixan sommi 1 secondo ogni
    > secondo e
    > 100ms.
    > Avrai che, dopo 10 secondi REALI il tuo orologio
    > ne ha fatti, in realtà, 11...quindi per te i 10
    > secondi erano scaduti 1 secondo prima del
    > reale.
    >
    > Ovviamente ho usato scarti grossolani per far
    > capire il
    > senso.
    > Viene pur detto che questo orologio nucleare può
    > sbagliare di 1 secondo ogni TOT miliardi di anni,
    > il che lo rende molto più preciso perchè, fin'ora
    > (cioè dall'inizio dell'universo per come
    > l'abbiamo calcolato noi), potrebbe aver sbagliato
    > solo di qualche decimo di
    > secondo.
    Si ok... ma sbaglia di un secondo in riferimento a cosa? Se il sistema di riferimento è quello atomico come fa a essere più preciso del riferimento stesso?
    non+autenticato
  • - Scritto da: sbrotfl

    > Si ok... ma sbaglia di un secondo in riferimento
    > a cosa? Se il sistema di riferimento è quello
    > atomico come fa a essere più preciso del
    > riferimento
    > stesso?

    Perche' il riferimento e' teorico e l'implementazione pratica e' una cosa fisica e come tale soggetta ad errori.

    Pure il metro e' definito sulla base di forme d'onda.
    Prova un po' a tagliare una barra di acciaio esattamente lunga un metro senza sgarrare di un atomo, se ci riesci!
  • - Scritto da: panda rossa
    > - Scritto da: sbrotfl
    >
    > > Si ok... ma sbaglia di un secondo in
    > riferimento
    > > a cosa? Se il sistema di riferimento è quello
    > > atomico come fa a essere più preciso del
    > > riferimento
    > > stesso?
    >
    > Perche' il riferimento e' teorico e
    > l'implementazione pratica e' una cosa fisica e
    > come tale soggetta ad
    > errori.
    >
    > Pure il metro e' definito sulla base di forme
    > d'onda.
    > Prova un po' a tagliare una barra di acciaio
    > esattamente lunga un metro senza sgarrare di un
    > atomo, se ci
    > riesci!

    Si ok la faccenda sugli errori la so... il discorso era un altro... solo che nella mia mente contorta ho fatto ragionamenti senza senso... per fortuna ponzio depilato ha capito cosa intendevoCon la lingua fuori
    non+autenticato
  • >
    > Perche' il riferimento e' teorico e
    > l'implementazione pratica e' una cosa fisica e
    > come tale soggetta ad errori.

    non c'entra nulla la distanza tra teoria e prassi: qualsiasi unità di misura basata su contare multipli discreti di una quantità continua (ammesso che il tempo sia continuo quindi) è intrinsecamente limitata ad un errore di metà del delta che minimo.
    Prima ancora che pensi come implementarlo quella misura.
    non+autenticato
  • - Scritto da: Nickless

    > non c'entra nulla la distanza tra teoria e
    > prassi: qualsiasi unità di misura basata su
    > contare multipli discreti di una quantità
    > continua (ammesso che il tempo sia continuo
    > quindi)

    Il tempo e' considerato continuo su piccole scale.
    In una scala che comprende tutta la durata dell'universo, non e' mai stato verificato se il tempo sia continuo.
  • ...il mio orologio che sbaglia di 15 secondi al mese?
    non+autenticato
  • - Scritto da: Rimettitore
    > ...il mio orologio che sbaglia di 15 secondi al
    > mese?

    E ti sembra tanto? Io quando ero bambino in montagna avevo comprato uno di quegli orologi a cucu (uno dei più economici di tutti, a dire il vero... quelli tipo cianfrusaglia per intenderci) e sbagliava di quasi mezz'ora al giorno. A bocca aperta E non scherzo.
    non+autenticato
  • "Tempo assoluto" farebbe pensare all'esistenza di un sistema di riferimento privilegiato, cosa non vera!
    non+autenticato
  • Hai ASSOLUTAMENTE ragione, ma ad essere ancora più pignoli, il titolo non parla di misurare il tempo assoluto, ma di contarlo.
    Quindi magari secondo l'autore del post, di tempi assoluti ce ne potrebbero essere tanti e questo orologio ci dice quanti sono.
    Sorride
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    Modificato dall' autore il 09 novembre 2011 11.11
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  • infatti il tempo assoluto non esiste perche' il tempo in pratica non e' altro che una comparazione tra la quantita' di un determinato movimento che riteniamo fisso (ma che potrebbe non esserlo) e tutti gli altri movimenti che vengono misurati paragonandoli a quello di riferimento, ritenuto erroneamente fisso.
    non+autenticato
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