Kehadiran kristal baru dari Xinjiang membuat pengembangan jam nuklir semakin mendekati tahap praktis. Material ini memecahkan rekor konversi cahaya ultraviolet dan dapat membantu memenuhi salah satu syarat paling sulit dalam pembuatan jam yang berbasis inti atom.
Temuan ini penting karena jam nuklir dipandang jauh lebih presisi dibanding jam atom yang dipakai saat ini. Teknologi tersebut berpotensi membuka cara navigasi baru di tempat yang sulit mengandalkan GPS, termasuk bawah laut dan luar angkasa.
Apa yang dicapai kristal baru ini
Kristal fluorinated borate yang dikembangkan ilmuwan Tiongkok mampu mengubah cahaya laser ke panjang gelombang 145,2 nanometer. Angka itu lebih pendek daripada rekor sebelumnya, yakni 150 nanometer, yang juga dicapai oleh kristal asal Tiongkok pada 1990-an.
Panjang gelombang ini sangat penting karena jam nuklir berbasis thorium 229 membutuhkan laser ultraviolet yang sangat presisi. Dalam laporan tersebut, kebutuhan pengukuran berada di sekitar 148,3 nanometer, sehingga pencapaian 145,2 nanometer menjadi langkah besar meski belum sepenuhnya mencapai target.
Mengapa jam nuklir dianggap revolusioner
Jam nuklir bekerja dengan memanfaatkan getaran di dalam inti atom, bukan getaran elektron seperti pada jam atom. Inti atom jauh lebih stabil dan tidak mudah dipengaruhi suhu, getaran luar, atau medan magnet.
Karena alasan itu, jam nuklir diperkirakan bisa 10 hingga 1.000 kali lebih akurat dibanding jam atom saat ini. Ketepatan seperti ini akan sangat berguna untuk navigasi di area yang tidak bisa dijangkau GPS secara normal.
Dampak bagi navigasi dan pertahanan
GPS masih bergantung pada sinyal dari satelit dan bisa terganggu oleh jamming atau spoofing. Sistem itu juga tidak bekerja optimal di bawah air atau di bawah tanah, sehingga memicu kebutuhan akan alternatif yang lebih tahan gangguan.
Dalam konteks itu, jam nuklir berpotensi membantu kapal selam bernavigasi tanpa harus naik ke permukaan untuk mengambil sinyal GPS. Dengan perhitungan kecepatan, arah, dan waktu yang lebih presisi, navigasi bawah laut bisa berjalan lebih aman dan lebih sulit dideteksi.
Untuk ruang angkasa, jam nuklir dapat mendukung navigasi otonom tanpa koreksi dari Bumi. Sumber navigasi juga bisa bertumpu pada bintang, pulsar, dan sumber radio lain jika teknologi ini berkembang lebih jauh.
Thorium 229 menjadi kunci utama
Tim riset yang dipimpin Pan Shilie dari Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry memilih thorium 229 sebagai fokus penelitian. Elemen ini menarik karena inti atomnya bergetar pada tingkat energi yang sangat rendah, sehingga lebih mudah diamati dibanding kandidat lain.
Namun, justru untuk mengukurnya diperlukan laser ultraviolet yang sangat presisi dan sulit diproduksi. Di sinilah kristal baru itu memberi manfaat langsung, karena berhasil memperpendek panjang gelombang laser ke area yang lebih dekat dengan kebutuhan eksperimen thorium 229.
Peneliti menyebut hasil ini “membuka jalan bagi pengembangan praktis jam nuklir thorium 229.” Pernyataan tersebut menegaskan bahwa kristal ini belum menyelesaikan seluruh tantangan, tetapi sudah menutup salah satu celah teknis terpenting.
Manfaat lanjutan di luar jam waktu
Selain untuk jam nuklir, kerja material ini juga memberi arah baru bagi pengembangan bahan deep ultraviolet generasi berikutnya. Bidang ini punya potensi aplikasi yang lebih luas dalam riset fotonik dan teknologi laser.
Secara teori, presisi ekstrem dari jam nuklir juga bisa memperkuat sinkronisasi jaringan. Jika itu tercapai, sistem jaringan di masa depan berpeluang bekerja lebih rapat dan efisien, termasuk dalam mendukung kecepatan internet yang lebih tinggi.
Meski begitu, jam nuklir belum berarti akan menggantikan GPS sepenuhnya. Teknologi ini lebih mungkin menjadi lapisan tambahan yang memperkuat ketahanan navigasi dan mengurangi ketergantungan pada sistem yang masih rentan gangguan.
