Hay un nuevo récord para el reloj más preciso del mundo. Y no es suizo, ni japonés, sino estadounidense.
Investigadores del National Institute of Standards and Technology (NIST), uno de los más antiguos laboratorios físicos de Estados Unidos, anunciaron una mejora de su reloj atómico, que lo convierte en el más preciso del mundo hasta la fecha.
El nuevo récord: 41 % más preciso
Este “reloj de lógica cuántica”, que ha estado en continuo desarrollo durante 20 años, se basa en técnicas de computación cuántica que combinan un átomo de aluminio eléctricamente cargado (ion) con un ion de magnesio.
Forma parte de la última generación de relojes ópticos atómicos y, midiendo las pequeñas vibraciones del ion de aluminio atrapado y enfriado hasta casi el cero absoluto, el reloj calcula los segundos con una precisión de 19 decimales, explicaron los científicos en un comunicado, tras publicar sus resultados en Physical Review Letters.
El nuevo reloj exhibe una precisión 41 % mayor que la del récord anterior, ganando o perdiendo un segundo en 57.600 millones de años. Además, es 2,6 veces más estable que sus predecesores.
O dicho de otro modo, quizás más claro y también más impresionante: “Se trata de un reloj que tiene una precisión de un segundo durante varias veces la edad actual del universo”, destaca la revista de tecnología New Atlas.
Pero, ¿para qué sirve esta nueva contribución al esfuerzo internacional por redefinir el segundo de tiempo cada vez con mayor nivel de precisión?
De los relojes tradicionales a los relojes ópticos atómicos
Los relojes de pulsera que durante años usamos en nuestra vida diaria se basan en métodos y referencias tradicionales para medir el tiempo, como la rotación de la Tierra, explica la revista National Geographic.
Los relojes mecánicos utilizan mecanismos de engranajes, resortes y oscilaciones de péndulos, y obtienen la energía de un muelle principal al que se da cuerda manualmente o mediante un rotor automático que aprovecha el movimiento del usuario.
Los relojes de cuarzo, más comunes hoy en día, usan vibraciones de un cristal de cuarzo que oscilan a una frecuencia constante cuando se le aplica una corriente eléctrica, que se obtiene de una batería o célula solar.
Pero la ciencia ya ha llevado la medición del tiempo a niveles completamente nuevos: los relojes atómicos, que aprovechan la capacidad de ciertos átomos, como los de cesio, para vibrar a una frecuencia extremadamente constante al ser excitados por microondas o láseres.
Desde 1967, la definición de un segundo se basa en la oscilación de las partículas de los átomos de cesio 133, que se comportan como un péndulo que “oscila” más de 9 mil millones de veces por segundo.
Ahora, los relojes ópticos se anuncian como la próxima generación de relojes atómicos: aún más precisos, pues miden el tiempo contando las oscilaciones de la luz, en lugar de las frecuencias de microondas que cuentan los relojes atómicos tradicionales.
Los relojes ópticos usan láseres para excitar los átomos de forma controlada a frecuencias ópticas, mucho más altas que las frecuencias de microondas.
Iones de aluminio y magnesio superan al de cesio
El récord de precisión y estabilidad impuesto por el NIST implicó una cuidadosa mejora en cada aspecto de su reloj, desde el láser hasta la trampa donde interactúan los iones.
En principio, fue vital la combinación con un un ion “amigo” de magnesio, que hizo que el ion de aluminio fuera más fácil de controlar con luz láser, produciendo un tictac más estable que los del cesio, que proporciona la definición científica del segundo. Pero el diseño ajustó también cada micromovimiento del entorno, capaz de alterar el tictac del reloj en cantidades minúsculas.
Esto se logró engrosando la oblea de diamante que constituía la carcasa del reloj y los revestimientos de oro de los electrodos en el interior, para estabilizar aún más los campos eléctricos que impulsan el tictac, resume el portal Science Alert.
Además, se afinó el enfriamiento, ya que los iones deben mantenerse a una temperatura cercana al cero absoluto (a unos -273,15 °C o -459,67 °F). Se diseñó una cámara especial de alto vacío para evitar la filtración de átomos de hidrógeno. Y se estabilizó el láser con peines de frecuencia óptica que utilizan láseres combinados para alcanzar con precisión la frecuencia óptica deseada, enumera New Atlas.
¿Para qué tanta precisión?
“El propósito de construir un reloj tan ultrapreciso va más allá de simplemente batir nuevos récords. La tecnología moderna se basa en gran medida en relojes precisos. De hecho, Internet y los sistemas de navegación modernos no podrían funcionar sin ellos”, advierte este portal científico.
Así que esta nueva generación de relojes podría llegar a establecerse como nueva referencia para calibrar otros relojes. Pero, ¿importa realmente si nuestro reloj se atrasa o adelanta unos segundos?
Para la mayoría de nosotros, probablemente no. Pero, en muchas áreas tecnológicas, esos segundos hacen una gran diferencia, insiste la revista National Geographic y lo ilustra con un ejemplo claro: el sistema de posicionamiento global (GPS).
Los satélites GPS dependen de relojes atómicos para sincronizarse con precisión y determinar la ubicación exacta de los dispositivos en la Tierra. Un pequeño error en la medición del tiempo podría traducirse en varios kilómetros de error en la ubicación.
Y, por cierto, ahora que muchos de nosotros usamos el reloj de nuestros teléfonos móviles o nuestros relojes inteligentes conectados al celular, estos funcionan obteniendo la hora de las torres de telefonía móvil, que también se sincronizan con relojes atómicos y satélites GPS, asegurando una alta precisión.
Rosa Muñoz Lima, con información de NIST, Physical Review Letters, National Geographic, New Atlas y Science Alert.
