El reloj m¨¢s preciso del mundo
F¨ªsicos estadounidenses crean un reloj at¨®mico de estroncio que retrasa o adelanta un segundo cada 15.000 millones de a?os
Tendr¨ªan que pasar 15.000 millones de a?os para que el nuevo reloj at¨®mico creado por f¨ªsicos de EE UU retrasara un segundo. Para hacerse una idea, la edad del universo apenas llega a los 14.000 millones de a?os. El reloj ofrece tal precisi¨®n y estabilidad que podr¨ªan alumbrar descubrimientos cient¨ªficos ni siquiera a¨²n imaginados.
Como los relojes mec¨¢nicos, los at¨®micos se aprovechan de las oscilaciones. Pero en su interior no llevan un min¨²sculo engranaje o p¨¦ndulo ni cuarzo al que se hace vibrar, sino ¨¢tomos que oscilan de forma natural a una determinada frecuencia (expresada en hercios). El primer reloj at¨®mico se cre¨® en 1949 y 20 a?os m¨¢s tarde, la Oficina Internacional de Pesos y Medidas adopt¨® esta tecnolog¨ªa para fijar la duraci¨®n exacta del segundo: 9.192.631.770 ciclos de un ¨¢tomo de cesio 133 a una temperatura de cero absoluto. Los relojes at¨®micos de cesio m¨¢s avanzados adelantan o atrasan un segundo cada 300 millones de a?os.
F¨ªsicos del Instituto Nacional de Est¨¢ndares y Tecnolog¨ªa (NIST), de EE UU, de donde sali¨® el primer reloj at¨®mico en 1949, han logrado un doble r¨¦cord de precisi¨®n con un reloj experimental que usa ¨¢tomos de estroncio en vez de los de cesio. Sus c¨¢lculos apuntan a que los agentes que afectan al tictac at¨®mico, como la gravedad o los campos electromagn¨¦ticos, necesitar¨ªan 15.000 millones de a?os para que el reloj atrasara o adelantara un segundo.
Una matriz creada por rayos l¨¢ser atrapa los ¨¢tomos de estroncio en una c¨¢mara de vac¨ªo
El enorme incremento en la precisi¨®n tiene una base natural y objetiva. Mientras los ¨¢tomos de cesio 133 tienen aquellos 9.000 millones de ciclos por segundo, los del estroncio lo hacen a un ritmo de 431 billones por segundo. Adem¨¢s de preciso el nuevo reloj at¨®mico es muy estable. En el campo de la cronometr¨ªa, la estabilidad se refiere a la coincidencia en la duraci¨®n de cada tictac con los dem¨¢s. Aqu¨ª, esta bestia del tiempo ha mejorado en un 50% respecto a la marca obtenida por este mismo equipo de investigadores el a?o pasado, seg¨²n explican en Nature Communications.
Para funcionar, los relojes at¨®micos usan una red creada con rayos l¨¢ser que se entrecruzan atrapando los ¨¢tomos en su baile oscilatorio dentro de una c¨¢mara de vac¨ªo. Esta malla es una de sus grandes ventajas, ya que apoyan sus mediciones en una nube de ¨¢tomos y no en uno solo. Adem¨¢s, no hay que enfriar de forma artificial los ¨¢tomos.
"El reloj opera a temperatura ambiente", dice en una nota el f¨ªsico del centro conjunto de investigaci¨®n del NIST y la Universidad Boulder de Colorado (EE UU), Jun Ye. "Esto es uno de los aspectos m¨¢s importantes de nuestro enfoque, ya que podemos operar el reloj con una configuraci¨®n sencilla y mantener al mismo tiempo la incertidumbre por la radiaci¨®n de cuerpo negro al m¨ªnimo", a?ade. Esta radiaci¨®n, relacionada con la temperatura, podr¨ªa afectar a la precisi¨®n del reloj.
Entre las aplicaciones que se podr¨ªan aprovechar de esta mejora, est¨¢n todos los sistemas que necesitan de una medida precisa y estable del tiempo, como el GPS, los sistemas de navegaci¨®n aut¨®noma o las misiones espaciales. Por ejemplo, las actuales transacciones de alta frecuencia en la bolsa exigen estar referenciadas a alg¨²n sistema basado en relojes at¨®micos.
Pero estos relojes de estroncio y otros elementos como el iterbio son tan precisos y estables que, d¨¢ndole una vuelta a su uso, podr¨¢n servir para investigar las propias fuerzas que han sido las tradicionales enemigas de la medici¨®n exacta del tiempo. Al ser casi inmunes a la acci¨®n de la gravedad, los campos magn¨¦ticos o la temperatura, podr¨ªan convertirse en los mejores sensores para medir el m¨¢s peque?o cambio en ellas.
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