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El reloj que redefinirá el segundo

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Los relojes atómicos han transformado la manera en que medimos el tiempo: proveen la medición más precisa conocida hasta ahora. Pero la carrera internacional de los científicos por crear relojes aún más exactos y estables continúa y en los últimos meses varios equipos han presentado un modelo alternativo que podría ser más eficaz para “definir” qué es un segundo.

Se trata del reloj atómico de entramado óptico (en inglés optical lattice): una nueva generación de relojes atómicos que aumenta la capacidad de los guardianes del tiempo actuales.

Desde los años 60 se han usado relojes atómicos para definir qué es un segundo en el Sistema Internacional de Unidades (SI units en inglés). Estos relojes tuvieron además un gran impacto para la ciencia y la tecnología, permitieron innovaciones somo el sistema de posicionamiento global (GPS) y contribuyeron al avance de las comunicaciones a distancia.

Ahora, una nueva generación de relojes atómicos podría dar lugar a otra revolución en las aplicaciones que tienen que ver con la medición del tiempo, como la geodesia relativista o los experimentos de física que indagan en lo profundo de las leyes del universo.

A un nivel más cercano, medir el tiempo con precisión es crucial para la sincronización de redes a distancia, la utilización de navegación satelital y hasta el funcionamiento de los mercados de valores.

Ultraprecisión

En los relojes atómicos la medición del tiempo no está ligada a un fenómeno astronómico sino que es determinada por un fenómeno físico menos variable.

De la misma forma que en los antiguos relojes de pared el balanceo de un péndulo servía para medir los intervalos de tiempo, en los relojes atómicos lo que define cuánto es un segundo es la vibración regular de los átomos de cesio.

En los relojes atómicos actuales se exponen los átomos de cesio a una radiación de ondas electromagnéticas para hacerlos oscilar.

En los nuevos relojes de entramado óptico esa radiación se hace con una luz de láser, que tiene una frecuencia superior a la de las ondas electromagnéticas que se usaban hasta ahora.

Las pruebas realizadas por distintos equipos de investigadores sugieren que este nuevo método logra una medición del tiempo más precisa y más estable.

Por ejemplo, el reloj atómico del Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido (NPL, por sus siglas en inglés), que en 2011 fue considerado el más preciso del mundo, puede ganar o perder un segundo cada 138 millones de años.

Los de entramado óptico se consideran hasta 3 veces más precisos que los actuales.

Dos condiciones: precisión y estabilidad

Un grupo de investigadores franceses acaba de publicar su propuesta de reloj de entramado óptico en la revista especializada Nature Communications.

Según sus experimentos, con el nuevo método sólo se pierde un segundo cada 300 millones de años.

“En nuestros relojes usamos rayos láser. Los rayos láser oscilan mucho más rápido que una radiación de ondas electromagnéticas y en cierto modo dividimos el tiempo en intervalos mucho más pequeños para poder medir el tiempo con una mayor precisión”, le dijo a la BBC el doctor Jerome Lodewyck, del Observatorio de París.

Además de comparar el nuevo reloj de entramado óptico con un reloj atómico actual, los investigadores franceses compararon dos relojes de entramado óptico entre sí. Y hallaron que se mantuvieron en sincronía y que también eran muy estables.

Según Lodewyck es importante medir tanto la precisión como la estabilidad.

“Por ejemplo, si tienes un reloj de pulsera que un día atrasa un segundo pero otro día adelanta un segundo, entonces tu reloj no es estable. Pero aún así podría tener una buena precisión si después de un millón de días marca la hora correcta”, explicó.

Pero a finales de mayo, otro equipo de investigadores presentó en Estados Unidos un par de relojes de entramado óptico que describieron como los más precisos jamás construidos.

Según Andrew Ludlow, del National Institute of Standards and Technology de Boulder, en Colorado, los dos medidores del tiempo tienen una precisión sin precendentes.

Entretanto, ya está en camino otro guardián del tiempo ultrapreciso: un reloj de un ión.

La propuesta, de un grupo de científicos estadounidenses publicada el año pasado en la revista Physical Review Letters, dice que este reloj es hasta 100 veces más preciso que los mejores relojes atómicos actuales.

Según sus creadores sólo pierde un segundo cada varios miles de millones de años.

Pero como la medición se basa en un único ión todavía no se considera lo suficientemente estable como para se adoptado para uso general.

¿Cuál es la hora exacta?

  • El TAI, o Tiempo Atómico Internacional, es un estándar atómico de alta precisión
  • Se calcula con una red de más de 300 relojes en 50 países de todo el mundo
  • Los datos se envían por satélite y se promedian en el Bureau Internacional de Pesos y Medidas (BIPM), con sede en París
  • Pero el “tictac” de cualquiera de ellos puede perder precisión, así que el BIPM corrige el promedio utilizando seis “estándares de frecuencia primaria” en Europa, EE.UU. y Japón
  • Ese resultado corregido, el “Tiempo Atómico Internacional”, se compara cada tanto con las mediciones astronómicas del tiempo
  • Ocasionalmente se agrega o se quita un segundo para corregir cualquier discrepancia

Fuente: BBC Mundo / Miércoles 10 de Julio de 2013

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