NADIKABAR.COM — Para ilmuwan China telah mengembangkan jam nuklir dan mencapai pengoperasian yang stabil, menggeser pengukuran waktu ultra-presisi dari transisi elektron di dalam atom ke transisi di dalam inti atom, menurut sebuah artikel penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Nature sebagaimana warta Xinhua, Jumat (9/10).
Jam nuklir solid-state memiliki potensi keunggulan dalam hal miniaturisasi dan rekayasa, serta diharapkan dapat memenuhi persyaratan waktu dan frekuensi presisi tinggi dalam skenario seperti navigasi satelit dan eksplorasi ruang angkasa dalam.
Jam nuklir tersebut menggunakan laser untuk memicu transisi tingkat energi secara presisi di dalam inti atom torium-229, sebuah isotop radioaktif khusus, dan menggunakan frekuensi transisi nuklir tersebut sebagai acuan waktunya. Para peneliti membangun perangkat ini menggunakan laser ultraviolet vakum gelombang kontinu 148 nanometer yang dikembangkan secara mandiri dan kristal kalsium fluorida yang didoping dengan torium-229. Jam baru itu diharapkan dapat menetapkan standar waktu dan frekuensi generasi berikutnya, serta menandai terobosan penting dalam bidang pengukuran presisi kuantum, ujar Zhai Hui, kepala Departemen Fisika Universitas Tsinghua. "Keberhasilan pengembangan dan pengoperasian jam nuklir secara stabil ini menandakan bahwa kemampuan manipulasi kuantum telah meluas hingga skala nuklir," kata Zhai. Jam atom menggunakan transisi antara tingkat energi tertentu dari elektron di dalam atom sebagai acuan frekuensinya, sehingga menjadikannya perangkat pengukur waktu paling akurat yang ada hingga saat ini. Namun, jam nuklir menggunakan transisi antara tingkat energi nuklir yang berbeda untuk mengukur waktu. Karena skala inti atom jauh lebih kecil daripada atom itu sendiri dan transisi nuklir cenderung kurang sensitif terhadap beberapa gangguan elektromagnetik eksternal, jam nuklir diharapkan dapat memberikan standar waktu dan frekuensi yang lebih presisi dan lebih praktis daripada jam atom. Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Ding Shiqian, lektor kepala di Departemen Fisika Universitas Tsinghua, berhasil mengembangkan laser ultraviolet vakum gelombang kontinu 148 nanometer pertama di dunia, yang memecahkan tantangan utama terkait sumber cahaya untuk memicu transisi tingkat energi secara presisi di dalam inti atom torium-229. Bekerja sama dengan mitra-mitra mereka, tim itu juga mengembangkan kristal kalsium fluorida yang didoping dengan torium-229 dengan hanya menggunakan 1,4 mikrogram torium-229, yang menurut para peneliti telah meletakkan landasan teknologi inti bagi pengembangan jam nuklir. "Kami telah membangun sistem teknologi lengkap yang mencakup sumber cahaya utama, kristal jam nuklir, spektrum transisi nuklir, dan operasi loop tertutup," ujar Ding.
