Un nuevo reloj at¨®mico podr¨ªa elevar la precisi¨®n a un nivel insospechado

Los cron¨®metros m¨¢s precisos del mundo son exactos hasta unas cuantas millon¨¦simas de milmillon¨¦simas de segundo, y ganan o pierden un segundo cada 20 millones de a?os. Un nuevo tipo de reloj at¨®mico tiene la posibilidad de hacerlo mucho mejor, de tener una exactitud de un segundo de m¨¢s o de menos en varias decenas de millones de a?os.

Los cient¨ªficos del Instituto Nacional de Est¨¢ndares y Tecnolog¨ªa (NIST) de EE UU han construido un reloj sintonizado a la freuencia en la que un ¨²nico ¨¢tomo de mercurio absorbe luz ultravioleta. Este avance podr¨ªa permitir la investigaci¨®n cient¨ªfica de preguntas tan abstractas como: '?Cambian las leyes del tiempo con el tiempo?'. El reloj de mercurio a¨²n no alcanza la exactitud de los relojes at¨®micos actuales, pero los investigadores del instituto dicen que trabajando m¨¢s sobre ¨¦l podr¨ªa llegar a ser entre cien y mil veces m¨¢s preciso.

Cada reloj consta de dos partes fundamentales: una que genera una corriente de tics a un ritmo constante -como los muelles de un reloj de p¨¦ndulo, por ejemplo- y otra que cuenta estos tics y los convierte en segundos, minutos y horas. Cuanto m¨¢s deprisa vaya el p¨¦ndulo, m¨¢s preciso es el reloj.

En los relojes at¨®micos, las oscilaciones de luz l¨¢ser son como los movimientos del p¨¦ndulo. La generaci¨®n actual de relojes at¨®micos utiliza l¨¢seres que emiten microondas, sintonizados a 9.192.631.770 oscilaciones por segundo, la frecuencia exacta a la que las microondas son absorbidas por los ¨¢tomos de cesio.

En principio, un reloj sintonizado a frecuencias m¨¢s altas, las de los l¨¢seres ¨®pticos, ser¨ªa a¨²n m¨¢s preciso. Pero hasta ahora los cient¨ªficos no ten¨ªan la segunda e imprescindible parte, un contador que pudiera estar a la par con los tics del l¨¢ser ¨®ptico que se producen a una velocidad de 400 billones por segundo. 'Queremos contarlos todos', explica Scott A. Diddams, otro cient¨ªfico del NIST. '?ste ha sido el problema permanente para fabricar un reloj ¨®ptico'.

Para resolver el problema del recuento, los cient¨ªficos idearon una treta. Utilizaron un l¨¢ser ¨®ptico pulsante, en el que cada impulso constaba exactamente de 532.361 oscilaciones. Aunque continuaban sin poder seguir la pista de las oscilaciones individuales de la luz, pod¨ªan contar con facilidad los impulsos, cada uno de los cuales inclu¨ªa 532.361 oscilaciones. Para sintonizar el l¨¢ser, un ¨²nico i¨®n de mercurio, un ¨¢tomo al que se le ha quitado un electr¨®n, se enfri¨® hasta unas pocas mil¨¦simas de grado por encima del cero absoluto para reducir al m¨ªnimo el error que producen las vibraciones del calor. Los iones de mercurio absorben una frecuencia espec¨ªfica de luz ultravioleta.

Seg¨²n los cient¨ªficos, el ritmo de los tics que se producen en el reloj de mercurio es unas 20 veces m¨¢s r¨¢pido que el de los relojes at¨®micos actuales. Esto no significa autom¨¢ticamente que el nuevo reloj sea un cron¨®metro mejor. Los cient¨ªficos est¨¢n construyendo un segundo reloj de mercurio y llevar¨¢n a cabo experimentos para determinar c¨®mo alteran la conducta del i¨®n de mercurio los campos el¨¦ctricos y magn¨¦ticos y otras condiciones ambientales. Tambi¨¦n investigar¨¢n si otros ¨¢tomos, como el del calcio, podr¨ªan ser m¨¢s precisos a¨²n que el de mercurio.

A¨²n faltan a?os para tener un reloj que est¨¦ listo para el control oficial del tiempo, pero entre sus ventajas estar¨ªa la de una mayor precisi¨®n en los sistemas de sat¨¦lites de navegaci¨®n. Tambi¨¦n permitir¨ªa a los f¨ªsicos comprobar si algunas de las propiedades de las fuerzas at¨®micas, que ahora se cree que son constantes, van cambiando lentamente al irse expandiendo el universo.

Unos relojes m¨¢s precisos podr¨ªan tambi¨¦n permitir demostrar mejor la teor¨ªa de la relatividad general, seg¨²n la cual el tiempo fluye con mayor lentitud bajo el influjo de la gravedad. Los relojes at¨®micos actuales ya pueden detectar c¨®mo se acelera el tiempo cuando se los levanta a una altura de un metro, con lo que se reduce levemente la gravedad. Los nuevos relojes pueden ser capaces de detectar esto con una variaci¨®n de s¨®lo un cent¨ªmetro.