O alternativă a tabelului periodic al elementelor, concentrată pe ionii cu sarcină mare, ar putea sprijini dezvoltarea unor ceasuri atomice optice mult mai precise, susține o echipă de cercetători de la Institutul Max Plank din Heidelberg, Germania, citată de NewScientist.
Tabelul periodic al elementelor, o invenție a chimistului rus Dmitri Mendeleev din 1869, este un instrument fundamental în știință, care grupează 118 elemente chimice pe baza proprietăților lor chimice comune.
De-a lungul timpului, acest tabel a fost un ghid esențial pentru chimisti, iar lacunele sale au fost completate cu noi descoperiri. Cu toate acestea, tabelul tradițional nu răspunde întotdeauna nevoilor fizicienilor care studiază ioni de înaltă energie, particule esențiale pentru tehnologiile moderne.
Ceasuri atomice optice mai precise
În acest context, cercetătorii de la Institutul Max Planck pentru Fizica Nucleară din Heidelberg, Germania, au dezvoltat un tabel periodic modificat, bazat pe electronii din ioni. Astfel, în loc să se bazeze pe numărul de protoni din nucleu, ca în tabelul original, noul tabel organizează elementele în funcție de numărul de electroni.
Această abordare le-a permis cercetătorilor să prevadă existența a 700 de ioni cu sarcină mare, care ar putea fi folosiți în dezvoltarea unor ceasuri atomice optice mult mai precise.
„Am vrut să căutăm ioni cu sarcină mare pentru ceasurile atomice, pentru a le face mult mai stabile și mai precise. Această descoperire poate transforma modul în care măsurăm timpul, oferind o stabilitate mai mare ceasurilor atomice, instrumente esențiale în sateliți, în testarea teoriei relativității a lui Einstein și în comunicarea cuantică”, a declarat Chunhai Lyu, coordonatorul studiului.
Tranzițiile interzise: cheia stabilității
Un concept cheie în acest proiect sunt așa-numitele „tranziții interzise”, procese electronice rare, care nu sunt imposibile, dar extrem de improbabile și lente. Aceste tranziții, care au loc atunci când electronii se mută între straturi energetice diferite, sunt esențiale pentru stabilitatea ceasurilor atomice.
Deoarece aceste tranziții se desfășoară mai lent, ele sunt extrem de stabile, ceea ce le face ideale pentru utilizarea în tehnologii de înaltă precizie.
Cercetătorii au folosit noul lor tabel pentru a prezice tranziții interzise care pot fi utilizate pentru a crea ioni cu sarcină mare, capabili să îmbunătățească acuratețea ceasurilor atomice. Mark Leach, chimist și expert în tabele periodice, consideră că aceste descoperiri deschid noi orizonturi pentru dezvoltarea tehnologiilor de măsurare a timpului.
Aplicabilități majore în știință și tehnologie
Ceasurile atomice mai precise ar putea avea aplicații esențiale în domenii precum navigația pentru navele spațiale aflate la o distanță mare de terra, coordonarea sateliților și testarea teoriei relativității. De asemenea, ar putea contribui la dezvoltarea rețelelor de comunicații cuantice, esențiale pentru viitorul tehnologic al planetei.
Guillermo Restrepo de la Institutul Max Planck pentru Matematică în Științe din Leipzig, Germania, subliniază importanța acestei descoperiri: „Au găsit tranziții interesante și interzise, ceea ce deschide o nouă cale pentru îmbunătățirea ceasurilor atomice, iar acest lucru este unul cu adevărat important”.
Practic, susțin autorii studiului, această versiune modernizată a tabelului periodic ar putea duce la o revoluție în domeniul măsurării timpului, una cu un impact direct asupra tehnologiilor de vârf care vor transforma viitorul științei și al tehnologiei globale.
