Medir el tiempo con precisión es una de esas tareas que casi nadie ve y de la que casi todo depende: el GPS, las redes de telecomunicaciones, la sincronización de los mercados o los experimentos de física fundamental. Desde hace décadas, la referencia son los relojes atómicos, que usan los electrones de los átomos como péndulo. Ahora un equipo de la Universidad Técnica de Viena (TU Wien) ha dado un paso hacia algo distinto: un reloj que usa el núcleo del átomo, y que además se mantiene estable por sí mismo.

El trabajo, dirigido por Thorsten Schumm (Instituto de Física Atómica y Subatómica de la TU Wien) en colaboración con el grupo de Ekkehard Peik en el instituto metrológico alemán PTB de Braunschweig, se ha publicado en Nature con el título «A thorium-229 optical nuclear clock with feedback loop». Lo que sigue es un resumen propio a partir de la nota de prensa difundida por ScienceDaily, no una traducción del artículo.

Por qué usar el núcleo y no los electrones

Un reloj, en el fondo, cuenta oscilaciones muy regulares. En un reloj atómico óptico, un láser se ajusta a la frecuencia exacta a la que los electrones de un átomo saltan entre dos niveles de energía. El problema es que los electrones están en la «capa externa» del átomo y notan las perturbaciones del entorno: campos eléctricos y magnéticos, cambios de temperatura y otras interferencias. Por eso los mejores relojes atómicos necesitan condiciones de laboratorio muy controladas.

El núcleo es muchísimo más pequeño y está más protegido, así que es bastante menos sensible a esas influencias externas. La dificultad es que casi todas las transiciones nucleares requieren energías enormes, fuera del alcance de los láseres. El torio-229 es la gran excepción: tiene dos estados de energía separados por un salto inusualmente pequeño, lo bastante como para poder excitarlo con luz láser. Por eso lleva años siendo el candidato favorito para construir un reloj nuclear.

Cómo lo han conseguido

El equipo ha incrustado núcleos de torio-229 en un cristal especial y los ilumina con un láser sintonizado a la frecuencia de esa transición nuclear. La novedad está en el bucle de realimentación que da título al artículo:

• Si la frecuencia del láser se desvía un poco de la correcta, los núcleos de torio absorben menos luz.
• El sistema detecta esa caída en la absorción y corrige automáticamente la frecuencia del láser.
• Así, el propio torio actúa como referencia, sin necesidad de un reloj atómico convencional que «vigile» al láser.

Schumm lo resume con una idea sencilla: lo que de verdad se busca es un reloj nuclear autoestabilizado, en el que basten un láser y el torio. En experimentos anteriores, el láser se controlaba con ayuda de relojes atómicos externos. Esta vez el dispositivo ha funcionado de forma continua durante más de 24 horas sin intervención.

Qué precisión tiene y qué le falta

En esas 24 horas de medida, el prototipo alcanzó una precisión relativa del orden de 10^-15. Dicho de forma más intuitiva, equivale a desviarse aproximadamente un segundo cada 30 millones de años.

Suena impresionante, y lo es para un primer prototipo, pero conviene ponerlo en contexto: según los propios investigadores, este reloj todavía no es tan preciso como los mejores relojes atómicos ópticos que existen hoy. El titular de que podría «dejar obsoletos» a los relojes atómicos describe una posibilidad a futuro, no algo ya demostrado. Schumm, aun así, lo califica de

«un resultado fantástico» — Thorsten Schumm, TU Wien

para una tecnología en fase tan temprana. El equipo señala dos vías claras de mejora: láseres más potentes y cristales de torio de mayor calidad. Ambos factores influyen en cuánta señal se obtiene de los núcleos y, por tanto, en la finura con la que se puede corregir el láser.

Tampoco hay que perder de vista que es un resultado de laboratorio. Pasar de un prototipo que funciona un día entero a un instrumento robusto, fiable durante años y comparable con los patrones de tiempo actuales exigirá todavía mucho trabajo de ingeniería y de verificación independiente.

Por qué importa

Un reloj que se estabiliza con su propia referencia nuclear y que es poco sensible al entorno es justo lo que se necesita para sacar la medida ultraprecisa del tiempo fuera de los laboratorios más especializados. Si las mejoras previstas funcionan, los relojes nucleares podrían acabar siendo más compactos y resistentes que los atómicos, útiles para navegación, telecomunicaciones o geodesia. Y en física fundamental ofrecerían una herramienta nueva para buscar variaciones minúsculas en las constantes de la naturaleza, algo que los núcleos atómicos podrían revelar mejor que los electrones. De momento es un primer paso, pero es el que convierte una idea perseguida durante décadas en un aparato que funciona solo.

Fuente: TU Wien vía ScienceDaily. Artículo original: Schumm, Peik y colaboradores, «A thorium-229 optical nuclear clock with feedback loop», Nature (2026), DOI: 10.1038/s41586-026-11084-4.