PortalRakyat, JOGJA—Ilmuwan Tiongkok mengembangkan jam nuklir berbasis thorium-229 yang dalam hasil pengujian awal tercatat sekitar enam kali lebih stabil daripada perangkat serupa yang dikembangkan tim Austria. Teknologi ini berpotensi mendukung pengukuran waktu yang sangat presisi, navigasi, dan penelitian fisika, meski belum terbukti mengungguli jam atom paling akurat yang digunakan saat ini.
Dua tim peneliti dari Universitas Tsinghua di Beijing dan Universitas Teknologi Wina di Austria mengembangkan jam nuklir secara terpisah. Keduanya memanfaatkan inti atom thorium-229 yang ditanamkan dalam kristal dan disinari laser dengan frekuensi sangat presisi untuk menghasilkan acuan waktu.
Hasil penelitian kedua tim dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Nature pada 7 Oktober 2026. Temuan tersebut menandai kemajuan penting dalam pengembangan jam nuklir, teknologi pengukuran waktu yang menggunakan perubahan keadaan energi inti atom, bukan perubahan energi elektron seperti pada jam atom konvensional.
Apa Bedanya Jam Nuklir dan Jam Atom?
Jam atom mengukur waktu dengan memanfaatkan frekuensi transisi energi elektron dalam atom. Sementara itu, jam nuklir menggunakan perubahan keadaan energi di dalam inti atom, bagian atom yang berukuran jauh lebih kecil daripada keseluruhan atom.
Perbedaan tersebut membuat inti atom thorium-229 menarik bagi para peneliti. Isotop ini memiliki transisi energi berkarakteristik khusus yang dapat dirangsang menggunakan laser, sehingga memungkinkan inti atom berfungsi sebagai acuan frekuensi untuk pengukuran waktu.
Secara teori, penggunaan inti atom berpotensi menghasilkan perangkat pengukur waktu yang lebih tahan terhadap gangguan lingkungan tertentu. Teknologi ini juga membuka peluang pembuatan perangkat yang lebih ringkas dibandingkan sejumlah sistem jam atom berpresisi tinggi yang membutuhkan peralatan laboratorium kompleks.
Namun, ukuran inti atom yang lebih kecil tidak otomatis membuat jam nuklir lebih akurat. Akurasi dan stabilitas juga dipengaruhi oleh karakteristik transisi energi, kualitas laser, material kristal, sistem pengukuran, serta kemampuan perangkat mempertahankan frekuensinya dari waktu ke waktu.
Penelitian Thorium-229 Mengalami Kemajuan Sejak 2024
Pengembangan jam nuklir bukan gagasan baru. Konsep penggunaan transisi energi inti atom sebagai acuan waktu telah diusulkan sejak 2003, tetapi realisasinya menghadapi kendala teoretis dan teknis selama bertahun-tahun.
Thorsten Schumm, fisikawan dari Universitas Teknologi Wina sekaligus salah satu penulis penelitian, mengatakan titik balik timnya terjadi pada 2024. Saat itu, para peneliti berhasil menggunakan laser untuk memicu perubahan keadaan inti thorium-229 yang dibutuhkan dalam pengembangan jam nuklir.
Sejak penemuan tersebut, kemajuan penelitian berlangsung cepat. Meski demikian, sejumlah persoalan masih harus diselesaikan, termasuk pembuatan material yang mengandung inti thorium-229 dengan karakteristik tepat serta pengembangan laser yang cukup presisi untuk menghasilkan perubahan secara konsisten.
Shiqian Ding, fisikawan Universitas Tsinghua dan salah satu penulis penelitian, menjelaskan bahwa keberhasilan tersebut tidak berasal dari satu terobosan tunggal.
“Tidak ada satu langkapun yang tiba-tiba memungkinkan pembuatan jam,” kata Ding, dikutip dari ABC, Kamis (8/10/2026).
Pernyataan tersebut menggambarkan bahwa pembuatan jam nuklir membutuhkan serangkaian kemajuan pada material, laser, pengukuran, dan pengendalian frekuensi. Setiap komponen harus bekerja bersama agar perubahan keadaan inti atom dapat digunakan sebagai acuan waktu yang stabil.
Mengapa Jam Nuklir Tiongkok Lebih Stabil?
Kedua tim menggunakan kristal yang mengandung thorium-229 dan mengarahkannya dengan laser berpresisi tinggi. Interaksi laser dengan inti atom menghasilkan sinyal yang dapat dimanfaatkan untuk mengatur serta memantau frekuensi jam.
Dalam publikasi penelitian yang dilaporkan pada Oktober 2026, jam nuklir tim Tiongkok menunjukkan stabilitas frekuensi sekitar enam kali lebih baik daripada perangkat tim Wina dalam perbandingan awal. Hasil tersebut menunjukkan perbedaan kinerja antara dua pendekatan eksperimental yang dikembangkan secara independen.
Stabilitas dan akurasi merupakan dua ukuran yang berbeda. Stabilitas menggambarkan seberapa konsisten frekuensi suatu jam selama pengukuran, sedangkan akurasi berkaitan dengan seberapa dekat hasil pengukurannya terhadap nilai acuan yang benar. Karena itu, hasil stabilitas yang lebih baik belum cukup untuk menyatakan jam nuklir Tiongkok sebagai jam paling akurat di dunia.
Schumm menilai thorium-229 memiliki potensi untuk menghasilkan jam yang lebih stabil daripada sejumlah teknologi jam atom. Jika pengembangannya berhasil, perangkat tersebut dapat dibuat semakin ringkas dan lebih mudah dipindahkan.
“Kami membayangkan perangkat berukuran seperti chip,” ucapnya.
Potensi untuk Navigasi dan Penelitian Fisika
Jam dengan pengukuran waktu yang semakin presisi dapat membantu berbagai sistem yang bergantung pada sinkronisasi waktu. Salah satu bidang yang berpotensi memperoleh manfaat adalah navigasi satelit, termasuk sistem penentuan posisi yang membutuhkan pengukuran waktu untuk memperkirakan jarak dan lokasi.
Teknologi ini juga berpotensi digunakan dalam sinkronisasi jaringan komunikasi dan pengukuran ilmiah. Dalam penelitian fisika fundamental, perubahan frekuensi yang sangat kecil dapat membantu ilmuwan menguji teori fisika dan mencari petunjuk mengenai fenomena yang belum sepenuhnya dipahami, termasuk kemungkinan interaksi materi gelap.
Meski demikian, manfaat tersebut masih bergantung pada perkembangan teknologi berikutnya. Jam nuklir yang dikembangkan kedua tim saat ini merupakan perangkat eksperimental, sehingga masih diperlukan peningkatan stabilitas, sistem laser, dan penyederhanaan perangkat sebelum penerapan yang lebih luas dapat dilakukan.
Schumm menggambarkan persaingan antartim sebagai kompetisi global yang berlangsung ketat, tetapi tetap bersahabat. Perkembangan penelitian di Wina dan Beijing menunjukkan bahwa jam nuklir mulai bergerak dari konsep ilmiah menuju sistem pengukuran waktu yang dapat diuji secara langsung.
Cek Berita dan Artikel yang lain di Harian Jogja, dan edisi cetak versi elektronik kami hadir di Epaper Harian Jogja.
