Fisikawan di UCLA telah merancang metode sederhana untuk membuat jam nuklir super akurat menggunakan jumlah minimal torium langka, meminjam teknik dari pembuatan perhiasan. Dengan men镀 torium ke baja melalui elektroplating, tim mencapai hasil yang sebanding dengan bertahun-tahun fabrikasi kristal kompleks tetapi dengan 1.000 kali lebih sedikit bahan. Kemajuan ini dapat memungkinkan penjagaan waktu yang andal di lingkungan tanpa GPS seperti ruang angkasa dalam dan kapal selam.
Tahun lalu, tim yang dipimpin UCLA menandai pengejaran setengah abad dengan berhasil mengendalikan penyerapan dan pelepasan foton oleh nuklei torium-229 radioaktif, tonggak sejarah yang pertama kali diusulkan pada 2008. Terobosan ini membuka jalan bagi jam nuklir yang jauh lebih akurat daripada jam atom, berpotensi merevolusi navigasi, komunikasi, dan pengujian konstanta fisika fundamental. Namun, kelangkaan torium-229—terbatas pada sekitar 40 gram di seluruh dunia dari uranium berkualitas senjata—menjadi hambatan utama. Eksperimen tradisional bergantung pada kristal fluorida yang didoping torium, yang memakan waktu 15 tahun untuk dikembangkan dan membutuhkan setidaknya 1 miligram torium per batch. «Kristal itu benar-benar menantang untuk dibuat. Butuh waktu selamanya dan jumlah torium terkecil yang bisa kami gunakan adalah 1 miligram, yang banyak ketika hanya ada sekitar 40 gram yang tersedia,» kata Ricky Elwell, peneliti pascadoktor UCLA, penulis pertama dari pekerjaan sebelumnya. Dalam studi baru yang diterbitkan di Nature, tim internasional Eric Hudson mengatasi ini dengan men镀 lapisan tipis torium ke baja tahan karat melalui elektroplating, teknik abad ke-19 yang digunakan untuk melapisi logam seperti emas ke bahan dasar. Pendekatan ini menggunakan hanya seperseribu torium dan menghasilkan produk yang tahan lama. «Kami butuh lima tahun untuk mencari tahu cara menumbuhkan kristal fluorida dan sekarang kami telah mencari tahu cara mendapatkan hasil yang sama dengan salah satu teknik industri tertua dan menggunakan 1.000 kali lebih sedikit torium,» jelas Hudson. Wawasan kunci menantang asumsi inti: nuklei torium dapat dieksitasi di bahan buram, dengan emisi terdeteksi sebagai elektron melalui arus listrik daripada foton melalui transparansi. «Semua orang selalu mengasumsikan bahwa untuk mengeksitasi dan kemudian mengamati transisi nuklir, torium perlu tertanam dalam bahan yang transparan terhadap cahaya... Dalam pekerjaan ini, kami menunjukkan bahwa itu sama sekali tidak benar,» catat Hudson. Jam seperti itu dapat meningkatkan jaringan listrik, jaringan seluler, dan satelit GPS, sambil menyediakan navigasi independen GPS untuk kapal selam—di mana jam atom saat ini melayang, memerlukan permukaan—dan misi ruang angkasa dalam. «Jam nuklir torium juga dapat merevolusi pengukuran fisika fundamental... dan mungkin juga berguna dalam menetapkan skala waktu sepanjang tata surya,» kata Eric Burt dari Jet Propulsion Laboratory NASA. Makan Mohageg dari Boeing menambahkan bahwa metode itu dapat mengurangi biaya untuk penjagaan waktu kompak dan stabil di aerospace. Penelitian, yang didanai oleh National Science Foundation, melibatkan kolaborator dari University of Manchester, University of Nevada Reno, Los Alamos National Laboratory, dan institusi Eropa.
