Durante más de 70 años, los mejores relojes del mundo han medido el tiempo observando cómo saltan los electrones dentro de los átomos. Esta semana, dos equipos de investigación han demostrado que el corazón del átomo también sabe hacerlo. Físicos de Viena y de Pekín han construido, cada uno por su lado, un reloj nuclear que funciona: un reloj que late al ritmo del diminuto núcleo de un átomo de torio. Los dos estudios se publicaron juntos en Nature el 7 de octubre.
Por qué importa: la hora ultraprecisa es la columna vertebral invisible de la vida moderna, desde la navegación por satélite hasta las redes de telefonía. El núcleo está mucho mejor protegido del mundo exterior que los electrones que lo rodean, así que un reloj basado en él podría superar algún día a los campeones actuales. Y la máquina de Viena ha hecho algo que ningún reloj nuclear había logrado: mantenerse en hora por sí sola, sin ayuda de un reloj atómico convencional, durante más de 24 horas.
¿Cómo se construye un reloj con el núcleo de un átomo?
Todo reloj necesita algo que oscile a un ritmo perfectamente constante: un péndulo, un cristal de cuarzo o, en un reloj atómico, la luz que los átomos absorben a una frecuencia exacta. Un reloj nuclear usa el mismo truco un nivel más adentro, en el propio núcleo.
Casi todos los núcleos necesitan una energía enorme para cambiar de estado, muy por encima de lo que puede dar un láser. El torio-229 es la famosa excepción: dos de sus estados de energía están inusualmente cerca, de modo que un láser puede empujar el núcleo de uno a otro. La idea de usarlo como reloj se propuso ya en 2003, según la nota de prensa de Nature. Hubo que esperar a abril de 2024 para que el equipo de la Universidad Técnica de Viena (TU Wien) y el instituto alemán de metrología PTB lograran por fin excitar esos núcleos con un láser, como recoge ScienceDaily.
Los dos nuevos relojes esconden los núcleos de torio dentro de pequeños cristales de fluoruro de calcio. La idea del diseño vienés, tal como la explica el comunicado de la TU Wien, es esta: se ilumina el cristal con un láser ultravioleta. Los núcleos solo absorben la luz cuando su frecuencia es exactamente la correcta. Si el láser se desvía aunque sea un poco, se absorbe menos luz, el sistema lo detecta y vuelve a corregir el láser. Es como un cantante que sostiene una nota junto a un diapasón y la corrige en cuanto se desafina.
Qué han conseguido los dos equipos
Viena (TU Wien con PTB): el primer reloj nuclear autoestabilizado. Hasta ahora, los experimentos con torio necesitaban un reloj atómico convencional para mantener estable el láser. El nuevo montaje funcionó solo durante más de 24 horas. A lo largo de un día alcanzó una precisión de aproximadamente 10-15. Si pudiera mantenerla para siempre, equivaldría a un error de alrededor de un segundo en 30 millones de años. Esa cifra es una extrapolación de un día de medidas, no una prueba de 30 millones de años, como aclara ScienceDaily. El equipo también usó el reloj en un experimento de física real, la búsqueda de señales de materia oscura, con una sensibilidad que compite con la de los mejores relojes atómicos, según la nota de prensa de Nature.
Pekín (Universidad Tsinghua): un equipo dirigido por el físico Shiqian Ding sincronizó su propio láser ultravioleta con la transición del torio. Dos cristales fabricados por separado marcaron casi exactamente la misma hora, y los primeros resultados indican que el reloj de Pekín es unas seis veces más estable que el de Viena, según publica el South China Morning Post. Esto es clave, porque un reloj solo sirve si las copias construidas en laboratorios distintos coinciden entre sí.
Todavía no es el mejor reloj del mundo
Conviene dejar claro en qué punto estamos. «Todavía no está al nivel de los mejores relojes atómicos ópticos del mundo», reconoció Thorsten Schumm, que dirige el grupo de Viena, en declaraciones recogidas por ScienceDaily, aunque lo calificó de resultado fantástico para un primer prototipo. Los mejores relojes atómicos ópticos siguen muy por delante. Lo que ha cambiado esta semana es que el reloj nuclear ha pasado de ser una idea a ser una máquina que funciona en dos países. Según la nota de prensa de Nature, los autores vieneses calculan que con más trabajo podría llegar a ser unas 10.000 veces más estable.
¿Para qué tanto esfuerzo, si los relojes atómicos ya son tan buenos? Porque el núcleo es decenas de miles de veces más pequeño que el átomo que lo rodea, y le afectan mucho menos los campos eléctricos y magnéticos parásitos. «En principio se puede alcanzar una precisión mucho mayor», explica Schumm en la cobertura de Interesting Engineering. Y como los núcleos están dentro de un cristal sólido, y no en una nube de átomos atrapados en el vacío, los relojes nucleares podrían llegar a ser algún día más compactos.
Qué viene ahora
El equipo de Viena prepara láseres más potentes y cristales de torio de mejor calidad. A más largo plazo, Interesting Engineering apunta a relojes portátiles capaces de detectar pequeñas diferencias de gravedad bajo tierra, a una mejor navegación para las sondas del espacio profundo y a experimentos para comprobar si las constantes de la naturaleza son de verdad constantes. Por ahora, el titular es más sencillo y bastante maravilloso: la humanidad ha aprendido a medir el tiempo con el corazón de un átomo.
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Fuentes
- Physics: New nuclear clocks on the block – nota de prensa de Nature, 8 de octubre de 2026 (artículos: L. Toscani De Col et al., «A thorium-229 optical nuclear clock with feedback loop», y B. Huang et al., «A nuclear clock synchronized to 229Th», Nature, 7 de octubre de 2026)
- A thorium-229 optical nuclear clock with feedback loop – L. Toscani De Col et al., Nature, 7 de octubre de 2026
- El primer reloj nuclear autoestabilizado funciona en Viena – comunicado de la TU Wien (idw), 7 de octubre de 2026
- Scientists build a nuclear clock that could make atomic clocks obsolete – ScienceDaily, 10 de octubre de 2026
- New thorium-based nuclear clock operates continuously for 24 hours – Interesting Engineering, 7 de octubre de 2026
- China’s thorium-229 nuclear clock beats Vienna’s on stability, studies show – South China Morning Post (vía The Star), 9 de octubre de 2026
