La carrera por el reloj nuclear que China y Europa han culminado al mismo tiempo: ¿cuál es mejor?

El mundo de la alta tecnología y la medición del tiempo acaba de vivir un vuelco histórico. Dos equipos científicos independientes de la Universidad de Tsinghua (China) y la Universidad Tecnológica de Viena han conseguido fabricar de forma casi simultánea los primeros relojes nucleares operativos de la historia.

Hasta ahora, los relojes más precisos del planeta eran los atómicos. Estos dispositivos miden el tiempo contando los saltos de energía que dan los electrones alrededor del átomo. El problema es que, al estar en la parte más externa, los electrones están expuestos a la intemperie del laboratorio: cualquier sutil cambio de temperatura o la presencia de campos eléctricos y magnéticos puede perturbarlos y alterar la medición.

Un reloj nuclear cambia por completo el objetivo. En lugar de mirar los electrones externos, apunta con un láser directamente al corazón del átomo: su núcleo. Allí dentro, los protones y neutrones están tan profundamente empaquetados que el núcleo funciona como un búnker acorazado. Al estar totalmente aislado del entorno, el reloj es muchísimo más robusto y preciso.

El elemento clave, el torio-229

Para entender cómo hemos llegado hasta aquí, hay que remontarse a una historia que comenzó en 1976. De todos los elementos de la naturaleza, el único que se deja activar por un láser en su núcleo es una variante radiactiva llamada torio-229, un subproducto derivado de la investigación con armas nucleares durante la Guerra Fría. Al analizar la radiación de estos residuos, los físicos nucleares Larry Kroger y Charles Reich descubrieron de forma indirecta algo inaudito: el núcleo del torio-229 tenía un estado de energía anormalmente bajo, unas 10.000 veces menor que cualquier otro núcleo conocido.

En el núcleo de cualquier átomo ocurre una lucha constante: la fuerza electromagnética intenta separar a los protones, mientras que la fuerza fuerte los mantiene unidos. En el torio-229, por un accidente matemático del universo, ambas fuerzas casi se cancelan mutuamente. El resultado es que su núcleo se volvió el único en todo el mapa de la física capaz de ser estimulado por la luz de un láser convencional, una idea propuesta formalmente en 2003 por los investigadores alemanes Ekkehard Peik y Christian Tamm.

Sin embargo, dar con el color (la frecuencia) exacto del láser era como buscar una aguja en un pajar cósmico, ya que las estimaciones iniciales eran muy imprecisas. Tras décadas de intentos ciegos probando miles de longitudes de onda una a una, la carrera se aceleró drásticamente en 2024 gracias a un avance en el CERN que acotó el rango de búsqueda, permitiendo los primeros destellos de excitación con láser en laboratorios de Europa y Estados Unidos.

Ese año, la Universidad Tecnológica (UT) de Viena logró un avance pionero en colaboración con la Universidad de Colorado en Boulder. Consiguieron crear el "primer reloj nuclear del mundo" combinando un reloj atómico clásico con un complejo sistema de engranajes de luz (un peine de frecuencias) para alcanzar los núcleos de torio metidos en el cristal. Aquel primer prototipo fue una revolución conceptual, pero el líder del proyecto, el "mago de los cristales" de la UT de Viena Thorsten Schumm, reconocía entonces que el instrumento todavía no superaba la precisión de un reloj convencional. Era el equivalente a los primeros coches, que no eran más rápidos que los carruajes pero introducían una tecnología totalmente nueva.

Pero ahora, en 2026, lo que era un desarrollo técnico sobre el papel se ha convertido en una realidad competitiva en el mercado de la alta precisión. Ese empujón final es el que ha hecho posible que China y Europa presenten, por fin, relojes nucleares comerciales y totalmente independientes que funcionan de forma autónoma y miran de tú a tú a la mejor tecnología atómica disponible.

Ambos equipos han publicado sus resultados a la vez. Pero han usado métodos diferentes. El bando europeo ha sido capitaneado por el físico alemán Ekkehard Peik, el primero que predijo este reloj en el papel en 2003, y Thorsten Schumm. Por su parte, el equipo chino ha avanzado bajo la batuta de Shiqian Ding y el investigador Beichen Huang desde la Universidad de Tsinghua en Pekín. ¿Cuál ha ganado la partida?

De la fuerza bruta del enfoque chino a la finura del europeo

Para construir el reloj, ambos bandos metieron los átomos de torio dentro de un cristal transparente de fluoruro de calcio y les apuntaron con un láser invisible muy especial. Pero la forma de abordar el problema fue radicalmente opuesta. El equipo de Tsinghua decidió usar la fuerza bruta. Diseñaron un láser excepcionalmente potente que generaba un chorro masivo de luz utilizando vapor de cadmio. Mientras, el equipo de Viena usó un láser mucho más modesto y débil, pero compensó la falta de potencia optimizando al máximo la lectura del detector para exprimir cada destello de luz. Además, cambiaron la forma de "escuchar" el tic-tac. En lugar de esperar a que el núcleo brille tras recibir la luz, ambos equipos inventaron sistemas basados en la absorción: miden cuánta luz se traga el cristal al pasar a través de él, lo que permite lecturas miles de veces más rápidas.

¿Cuál es mejor? Simplificando dos aventuras científicas tan exigentes, y dependiendo de los parámetros que tengamos en cuenta, hay un ganador distinto.

Rapidez y precisión inmediata

Gracias a que el equipo chino utilizó un láser mucho más potente, su reloj sufre menos ruido técnico a corto plazo. Consigue estabilizarse y clavar la hora de manera casi instantánea, logrando una inestabilidad bajísima desde los primeros segundos. El reloj europeo tarda un poco más en asentarse porque arranca con menos potencia de luz.

Aguante y autonomía

El prototipo europeo de Viena demostró una solidez tremenda: lo dejaron funcionando de manera totalmente automática durante un día entero sin que ningún científico tuviera que intervenir, logrando una estabilidad prolongada impecable. Además, ambos equipos comprobaron que a estos núcleos les afecta poquísimo si hace un poco de frío o de calor en la habitación; el núcleo no varía su frecuencia.

La gran victoria china

La falta de reproducibilidad perfecta de la frecuencia de resonancia que sirve como base para medir el tiempo era el talón de Aquiles de la tecnología. Muchos físicos temían que al meter el torio dentro de un cristal, las propias tensiones mecánicas y las imperfecciones del material alteraran el tiempo. Si el láser tocaba una zona del cristal un milímetro más a la izquierda, el reloj podía dar una hora diferente.

• A los europeos les pasó: al mover el láser por distintas posiciones del cristal, la frecuencia cambió notablemente debido a las tensiones locales del material.
• Los chinos lo solucionaron: fabricaron dos cristales completamente distintos con métodos diferentes. Al probar el reloj en ambos, la hora fue prácticamente idéntica, con una coincidencia asombrosa a nivel de trece decimales. Han demostrado que estos relojes se pueden fabricar de forma reproducible.

El examen final

Para demostrar que sus relojes funcionaban de verdad, cada laboratorio los puso a hacer tareas distintas.

• China buscó la utilidad práctica: Conectó su reloj a los sistemas nacionales de metrología y a un enlace de fibra óptica para demostrar que su hora se puede retransmitir y rastrear con absoluta fiabilidad para el mundo real.
• Europa buscó los misterios del universo: En Viena conectaron su reloj nuclear con un reloj atómico clásico a través de un cable de fibra óptica de 10 kilómetros. Usaron la extrema sensibilidad del núcleo de torio para ver si el tiempo sufría levísimos espasmos causados por la materia oscura, esa sustancia invisible que llena el cosmos. Aunque no la encontraron, demostraron que su reloj ya es un sensor operativo capaz de explorar los secretos más profundos de la física.

El veredicto

Si estuviéramos en una fábrica de tecnología, el modelo chino sería el ganador porque han descubierto cómo construir el dispositivo sin fallos y listo para producirse de forma consistente. Pero si estuviéramos en un laboratorio de exploración cuántica, el modelo europeo se llevaría la medalla por haber sido el primero en usar su reloj para buscar las respuestas a los secretos ocultos del universo.