By: inverse.com
El tiempo es todo una cuestión de átomos.
YA SEA QUE use un reloj inteligente o un Rolex, es probable que crea en la hora que le indica el reloj de su elección. Sin embargo, estamos aquí para decírtelo: estos relojes son extremadamente inexactos en comparación con los relojes más precisos del mundo. Pero parece que no existe la perfección, porque este año los científicos hicieron que los relojes más precisos fueran aún más precisos.
¿QUÉ ES UN RELOJ ATÓMICO?
Los átomos existen en diferentes frecuencias. Si recuerda las clases de ciencias de la escuela secundaria, puede recordar poner magnesio en una llama y luego emitir una luz muy brillante, esto es esencialmente una frecuencia. Los relojes atómicos usan estas frecuencias, específicamente, absorbiendo y emitiendo fotones a intervalos regulares para mantener el tiempo. Son el reloj más preciso que tenemos para medir el tiempo en segundos.
Un tipo común de reloj atómico utiliza una forma de cesio llamada cesio-133. En este caso, la energía de microondas interactúa con átomos que pertenecen a una forma de cesio llamada cesio-133. El cesio-133 oscila entre dos estados y emite un pulso, una y otra vez.
Desde 1967, la definición formal de un segundo ha sido:
“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.”
En otras palabras, en un solo segundo, un átomo de cesio-133 cambia unas 9.192.631.770 veces. Sin embargo, aquí hay un pequeño grado de inexactitud: hay diferencias minúsculas en el tiempo que mantienen los átomos, y los intentos de cuantificar estas diferencias tenían una precisión de hasta 17 dígitos. Dicho conocimiento es importante: si puede explicar mejor los errores, entonces puede medir con mayor precisión el período exacto de un segundo usando un reloj atómico. En otras palabras, aumentar el grado de precisión aquí puede significar redefinir el segundo en sí.
NOVEDADES: en un estudio realizado a principios de este año, los investigadores sentaron las bases para hacer exactamente eso: un equipo de investigación con sede en Colorado decidió intentar mejorar el diseño de los relojes atómicos probando si transmitía datos a través de un cable de fibra óptica o a través de láseres
Querían saber:
- ¿Podrían usar diferentes elementos para decir la hora?
- Y, ¿cómo alteraron los diferentes métodos de datos las diminutas diferencias entre el tiempo que guardan los átomos?
- ¿Podrían mejorar la precisión de esta medida?
Juntos, los resultados sugieren que la nueva metodología podría proporcionar una precisión de 18 dígitos en la medida de la diferencia entre los átomos. Ellos publicaron sus resultados en la revista Naturaleza en de marzo de .
CÓMO LO HICIERON: el equipo ideó tres relojes atómicos que usaban otros elementos:
- Un reloj atómico de iones de aluminio.
- Un reloj atómico de iterbio
- Un reloj atómico de estroncio
Los relojes de iones de aluminio e iterbio se mantuvieron en un laboratorio en Boulder, Colorado. El reloj de estroncio se colocó a una milla de distancia en un laboratorio diferente. Luego, los investigadores pasaron meses enviando puntos de datos de un lado a otro entre los relojes utilizando un poco más de dos millas de cableado de fibra óptica o disparando datos en forma de pulsos láser a través de un enlace de espacio libre entre los laboratorios (literalmente, una luz óptica señal que viaja libremente a lo largo de una distancia).
Descubrieron que el enlace de espacio libre no era diferente en términos de certeza que los cables de fibra óptica. En última instancia, esta es la medida más precisa realizada hasta la fecha de las proporciones entre estos relojes y ofrece una nueva base para la innovación de los relojes atómicos en su conjunto.
POR QUÉ ES IMPORTANTE: en marzo, hablamos con Rachel Godun , científica investigadora sénior del grupo de tiempo y frecuencia del Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido. Ella le dijo a Inverse que el uso de enlaces de espacio libre para conectar relojes podría resultar un juego. cambiador para personas mucho más allá del estudio de la física:
“La demostración de los autores de que los relojes de alta precisión se pueden conectar mediante enlaces de espacio libre, sin necesidad de una infraestructura de fibra óptica, es emocionante porque abre posibilidades para aplicaciones fuera del laboratorio, como la topografía”.
El trabajo de los investigadores también podría, algún día, redefinir por completo lo que creemos que significa realmente “un segundo”.
LO QUE SIGUE: LOS relojes atómicos son increíblemente precisos, pero la tecnología que utilizan también es antigua para los estándares actuales. El objetivo de este estudio no era tanto elegir un reloj atómico nuevo y mejorado, sino refinar aún más la forma en que se comparaba la precisión de cronometraje de estos elementos.
Una vez que esos estándares están en su lugar, abre la puerta a nuevos relojes y más innovación, y una nueva definición del segundo.
Si logramos eso, entonces podría ayudar a los físicos a probar más teorías fundamentales del universo, como la relatividad y la materia oscura, al registrar los movimientos atómicos con mayor precisión.
