Ilmuwan China Ciptakan Jam Nuklir Ultra Presisi yang Mampu Mengubah Standar Waktu Dunia

BEIJING — Para ilmuwan asal China berhasil mencatatkan terobosan penting dalam teknologi pengukuran presisi kuantum. Mereka resmi mengembangkan jam nuklir pertama dan mengoperasikannya secara stabil. Inovasi ini menggeser standar pengukuran waktu ultra-presisi, dari yang sebelumnya mengandalkan transisi elektron di dalam atom menjadi transisi di dalam inti atom.

Jam nuklir berbasis solid-state ini memiliki keunggulan mendasar dibandingkan jam atom konvensional. Selain lebih stabil, perangkat ini berpotensi besar untuk diminaturisasi sehingga lebih praktis diaplikasikan pada navigasi satelit hingga eksplorasi ruang angkasa dalam.

Cara Kerja dan Teknologi Jam Nuklir

Pengembangan jam nuklir ini mengandalkan laser untuk memicu transisi tingkat energi secara presisi di dalam inti atom torium-229, sebuah isotop radioaktif khusus. Frekuensi dari transisi nuklir inilah yang kemudian dijadikan sebagai acuan waktu.

Perangkat canggih tersebut dibangun menggunakan laser ultraviolet vakum gelombang kontinu 148 nanometer hasil pengembangan mandiri, serta kristal kalsium fluorida yang telah didoping dengan torium-229.

Ukuran inti atom yang jauh lebih kecil dibandingkan atom secara keseluruhan membuat transisi nuklir tidak mudah terpengaruh oleh gangguan elektromagnetik eksternal. Hal ini membuat jam nuklir jauh lebih presisi dan andal dibanding jam atom yang ada saat ini.

Pencapaian Besar Fisika Kuantum

Kepala Departemen Fisika Universitas Tsinghua, Zhai Hui, menegaskan bahwa jam baru ini berpotensi besar menetapkan standar waktu dan frekuensi untuk generasi berikutnya.

“Keberhasilan pengembangan dan pengoperasian jam nuklir secara stabil ini menandakan bahwa kemampuan manipulasi kuantum kini telah meluas hingga ke skala nuklir,” ujar Zhai.

Inovasi Sumber Cahaya dan Bahan Utama

Keberhasilan proyek ini tidak lepas dari inovasi tim peneliti yang dipimpin oleh Ding Shiqian, lektor kepala di Departemen Fisika Universitas Tsinghua. Tim ini sukses menciptakan laser ultraviolet vakum gelombang kontinu 148 nanometer pertama di dunia. Terobosan tersebut berhasil memecahkan hambatan utama terkait ketersediaan sumber cahaya presisi untuk memicu transisi inti atom torium-229.

Selain itu, kolaborasi tim peneliti juga berhasil mengembangkan kristal kalsium fluorida berbasis torium-229 dengan hanya memanfaatkan 1,4 mikrogram isotop tersebut. Langkah ini menjadi fondasi teknologi inti bagi komersialisasi dan efisiensi jam nuklir di masa depan.

“Kami telah berhasil membangun sistem teknologi lengkap yang mencakup sumber cahaya utama, kristal jam nuklir, spektrum transisi nuklir, hingga operasi loop tertutup,” pungkas Ding.