El Instituto Nacional de Estándares y
Tecnología en Estados Unidos, anunció oficialmente la semana
pasada, un nuevo reloj atómico capaz de medir el tiempo con tres
veces mayor precisión.
Por Glenys Álvarez
Vivimos en un mundo donde la palabra
'nano' parece grande. La tecnología se actualiza a la velocidad de
un neutrino y una civilización de teléfonos inteligentes, alta
tecnología meteorológica y sistemas de posicionamiento satelital o
GPS, requieren de una cronometría cada vez más precisa, de hecho,
hoy el tiempo es medido con una escrupulosidad en una milmillonésima
parte de un segundo, estamos hablando de frecuencias cuánticas.
Precisamente, los relojes atómicos se encuentran en laboratorios
donde son controlados, manteniendo estables específicas variables ya
que medir el tiempo hoy en día quiere decir adentrarse en un átomo
del elemento Cesio y determinar su vibración natural, esa vibración
determina la longitud de un segundo.
Los investigadores miden esta vibración
utilizando láseres. En el laboratorio, un grupo de 10 millones de
átomos de cesio es lanzado o impulsado hacia arriba por estos
láseres dentro de una cámara que mide unos 92 centímetros; el
grupo pasa por un haz de microondas que lo descompone. En ese
momento, algunos de los átomos son impulsados aún más arriba al
pasar por un estado de energía más alto, lo que hace que emitan
luz. Cuando la mayoría de los átomos en el cesio han sido
impulsados a un nivel más alto, la luz emitida, por supuesto, es
mucho más intensa y esa es la medida para saber la longitud del
segundo. Por el momento, el número que nos indica cuánto mide un
segundo es el siguiente: 9,192,631,770 Hz. Esta frecuencia de
resonancia natural del cesio, define la longitud de un segundo en el
mundo moderno.
El reloj que mide esta frecuencia es
llamado NIST-F1 y vive en el Instituto Nacional de Estándares y
Tecnología en Boulder, en el estado de Colorado en Estados Unidos.
Pues bien, el pasado 3 de abril, NIST introdujo un reloj atómico
mucho mejor, basado también en la fuente de cesio pero capaz de
medir la longitud del segundo con una precisión tres veces mejor que
el anterior, no por poco ha sido certificado recientemente por la
Oficina Internacional de Pesas y Medidas como el medidor del tiempo
más preciso del mundo. De hecho, los investigadores indican que
llevan décadas desarrollando este nuevo reloj que han llamado
NIST-F2.
“NIST -F2 tiene una precisión de un
segundo en 300 millones de años”, explicó Thomas O'Brian,
director de la división de frecuencia en NIST. “Este nuevo sistema
alcanza una temperatura de -158 grados Celsius, eliminado así el
exceso de radiación y reduciendo el desplazamiento”.
Estos estándares atómicos realmente
mantienen la esencia del internet ya que sincronizan las redes
digitales, los teléfonos y los satélites de posicionamiento. Los
científicos agregan, además, que estos átomos operan bajo
condiciones realmente tensas, por ello los laboratorios controlan
rigurosamente el entorno, como los cambios de temperaturas, la
vibración significativa o el cambio de los campos magnéticos, ya
que pueden obstaculizar la exactitud en la medición.
El reloj atómico hace uso de la
consistencia en el universo para mantener el tiempo coherente. Cada
protón tiene exactamente la misma masa, tamaño, carga, y demás que
cualquier otro protón, pero dos péndulos no son siempre lo mismo.
Por lo tanto, si construyes un reloj atómico en cualquier parte del
universo, llevará siempre el mismo ritmo que todos los otros relojes
atómicos. Y ese es un gran rendimiento. Por ejemplo, si un montón
de relojes de cesio, como los de NIST, arrancaran juntos a medir el
tiempo justo después de la Gran Explosión, hoy el margen de error
entre todos sería de un minuto y medio. Esa consistencia es
realmente fascinante.
Hoy vivimos en un mundo donde el tiempo
no es determinado por la rotación del planeta. Donde un segundo ya
no se define como los 86,400 de una rotación terrestre sino como la
“duración de 9,192,631,770 períodos de la radiación
correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del
estado fundamental del átomo de cesio 133”. Ciertamente, son
medidas extremadamente exactas para el quehacer del humano promedio,
hasta para el GPS son ultra exactas. Los científicos, tecnólogos y
demás personas aficionadas, pueden medir con estos relojes, sin
embargo, hasta la velocidad de un rayo de neutrinos.
“En un futuro no muy lejano, vamos a
terminar redefiniendo el segundo”, dijo Steve Jefferts, director
del proyecto.
En la imagen vemos a los físicos Steve
Jefferts (primer plano) y Tom Heavner, con el nuevo reloj atómico,
NIST-F2.
