Un ins¨®lito reloj de materia

Una forma totalmente nueva de medir el tiempo es lo que han conseguido demostrar investigadores de la Universidad de California en Berkeley. Bas¨¢ndose en que la materia puede ser, como se conoce desde principios del siglo pasado, tanto part¨ªculas como ondas, el alem¨¢n Holger M¨¹ller ha dise?ado un reloj basado en la onda de materia de un ¨¢tomo de cesio. El cient¨ªfico recuerda que desde peque?o se ha planteado qu¨¦ es el tiempo. ¡°A menudo me he preguntado ?cu¨¢l es la cosa m¨¢s simple que puede medir el tiempo, el sistema m¨¢s simple que siente el paso del tiempo? Ahora tenemos el l¨ªmite superior, basta con una sola part¨ªcula con masa¡±. Los resultados se publican en la revista Science.

¡°Es un experimento muy bello y dise?ado de forma muy inteligente, pero va a ser pol¨¦mico¡±, advierte John Close, f¨ªsico cu¨¢ntico en la Universidad Nacional de Australia [http://www.anu.edu.au/research/], quien le ve una ventaja: ¡°La discusi¨®n va a promover una mejor comprensi¨®n de la f¨ªsica cu¨¢ntica¡±.

Desde que Louis de Broglie se plante¨® en 1924 que la materia puede considerarse una onda, bas¨¢ndose en la famosa ecuaci¨®n de Einstein que liga la energ¨ªa y la masa, la idea de utilizar la materia como reloj parec¨ªa imposible en la pr¨¢ctica, debido a que la frecuencia de la onda, (llamada frecuencia de Compton) es tan alta que no se pod¨ªa observar ni medir. Esta frecuencia es 10.000 millones de veces mayor que la de la luz visible. Hist¨®ricamente, la medida del tiempo se ha basado en frecuencias de oscilaci¨®n en sistemas de part¨ªculas, desde el movimiento de los cuerpos celestes a las transiciones at¨®micas.

Sin embargo, M¨¹ller, desde que hace dos a?os construy¨® un aparato que trata los ¨¢tomos como ondas y mide su interferencia, se plante¨® utilizarlo para medir el tiempo, y afirma que lo ha conseguido, midiendo la diferencia entre ¨¢tomos en reposo y en movimiento. Seg¨²n la teor¨ªa de la relatividad, lo mismo que en el famoso ejemplo de los gemelos, un ¨¢tomo que va y vuelve es m¨¢s joven que uno que permanece quieto.

Con el interfer¨®metro M¨¹ller y su equipo miden el tiempo con una precisi¨®n de 7 partes por 1.000 millones. ¡°Es lo mismo que un segundo en ocho a?os, aproximadamente igual que el primer reloj at¨®mico de cesio construido hace unos 60 a?os. Lo mismo podemos desarrollarlo m¨¢s y llegar a definir el segundo en funci¨®n de las oscilaciones de la frecuencia de Compton de una determinada part¨ªcula¡±, explica. Los relojes at¨®micos actuales tiene una precisi¨®n unas 100 millones de veces superior.

Adem¨¢s de medir el tiempo, si se da la vuelta al proceso se puede medir la masa. Los expertos llevan a?os plante¨¢ndose definir un nuevo patr¨®n para el kilogramo que sustituya al cilindro de iridio y platino guardado en Par¨ªs y M¨¹ller cree que su reloj ayudar¨ªa a conseguirlo.

Y, al final, ?qu¨¦ es el tiempo?¡±No creo que nadie puede llegar a una respuesta definitiva, pero ya sabemos algo m¨¢s sobre sus propiedades. El tiempo es algo f¨ªsico en cuanto hay una part¨ªcula con masa, pero es algo que con toda seguridad no requiere m¨¢s que una part¨ªcula con masa para existir. Sabemos que una part¨ªcula sin masa, como un fot¨®n, no es suficiente¡±.