Orologio al lutezio da record: perché può cambiare il secondo

Un gruppo della National University of Singapore sostiene di aver spinto l’accuratezza degli orologi atomici oltre ogni risultato precedente. Il sistema messo a punto dal Centre for Quantum Technologies ha raggiunto una precisione mai ottenuta finora e, secondo Murray Barrett, potrebbe essere davvero il più preciso al mondo.

Lo studio è uscito il 23 settembre su Nature e mette al centro un elemento poco comune ma molto promettente: il lutezio. È proprio questo metallo delle terre rare a garantire al dispositivo una notevole stabilità, tanto da renderlo meno vulnerabile alle variazioni ambientali che disturbano altri strumenti simili.

Perché il lutezio fa la differenza

Gli orologi atomici funzionano sfruttando il passaggio di un elettrone tra due livelli energetici. La frequenza di quella transizione diventa un riferimento estremamente affidabile per misurare il tempo. Nel caso presentato dai ricercatori di Singapore, però, il vero vantaggio è nella scelta dell’atomo usato come base.

Barrett ha spiegato che il lutezio reagisce poco sia ai cambiamenti di temperatura sia ai campi magnetici. Per questo, ha osservato, un orologio costruito su questo elemento resterebbe stabile anche in condizioni estreme, dalla Death Valley all’altopiano antartico. Proprio questa resilienza lo distingue da altri candidati finora studiati.

La prova dei due strumenti identici

Per verificare fino in fondo la bontà del risultato, il team non si è fermato a una sola misura. Kyle Arnold ha richiamato con una battuta il vecchio paradosso degli orologi: con uno solo si pensa di sapere l’ora, con due il dubbio aumenta. Da qui la scelta di realizzare due dispositivi gemelli al lutezio.

I due strumenti sono stati messi a confronto per 200 ore e hanno mostrato un allineamento nella misurazione del tempo fino alla diciannovesima cifra decimale. Anche questo esito viene indicato come un record, perché conferma una precisione estremamente elevata in un test incrociato tra apparecchi identici.

Dal laboratorio al nuovo secondo

Il lavoro, però, non punta solo al primato scientifico. Micheal Lee ha detto che l’obiettivo successivo è miniaturizzare l’orologio e trasformarlo in un sistema trasportabile, così da portarlo fuori dal laboratorio.

Se questo tipo di tecnologia continuerà a migliorare, potrebbe incidere anche sul modo in cui il tempo viene definito a livello globale. Oggi il secondo dipende ancora dall’atomo di cesio, ma gli orologi al cesio non sono più i più precisi. La comunità scientifica guarda perciò agli orologi ottici come possibile nuova base di riferimento.

Il cambiamento, comunque, non riguarderebbe la durata del secondo, ma solo il campione usato per fissarlo. La decisione finale spetta alla Conferenza generale dei pesi e delle misure, che potrebbe esprimersi già nel 2030, a patto che i nuovi candidati superino verifiche rigorose in più laboratori nel mondo. Restano in corsa stronzio, itterbio e alluminio; ora, tra i nomi da seguire, entra anche il lutezio.