Dos visitantes observan la escala de tiempo de un reloj atómico en el Observatorio Naval de EE. UU., en Washington, D.C. El término "reloj atómico" podría evocar imágenes de películas de ciencia ficción de los años 50: un dispositivo apocalíptico creado por un científico loco. En realidad, estos instrumentos son uno de los inventos más útiles derivados del conocimiento atómico post-Proyecto Manhattan.
A diferencia de la bomba atómica, los relojes atómicos no provocan explosiones. Utilizan la oscilación —el flujo de carga eléctrica— entre el núcleo atómico y sus electrones, similar al péndulo de un reloj mecánico tradicional. Un átomo de cesio oscila a 9.192.631.770 ciclos por segundo con una consistencia excepcional, superando ampliamente a los relojes convencionales [fuente: Britannica].
Desde su invención en la década de 1940, los relojes atómicos son esenciales en la era digital, sincronizando sistemas como Internet y el GPS.
Aunque integrados en nuestra vida cotidiana, siguen guardando misterios. A continuación, 10 hechos sorprendentes sobre estos dispositivos clave de la ciencia moderna.
Contenido- Los relojes atómicos han redefinido las unidades de tiempo comunes
- Un reloj atómico mide un solo electrón por átomo de cesio
- Los primeros relojes atómicos no eran tan precisos como los actuales
- El cesio es un elemento químico único y fascinante
- Un reloj atómico emplea cuarzo para marcar la hora, calibrado por cesio
- En 2008, todos los relojes atómicos del mundo ganaron un segundo simultáneamente
- Un reloj atómico confirmó que el tiempo pasa más rápido en altura
- Los láseres mejoran la precisión de los relojes atómicos
- Los relojes atómicos hacen posibles las llamadas telefónicas claras
- El próximo reloj atómico podría sincronizarse perfectamente con el universo
10: Los relojes atómicos han redefinido las unidades de tiempo comunes
Antiguamente, el tiempo se medía por la rotación terrestre: un segundo era 1/86.400 del día solar medio. Los relojes atómicos, más estables, llevaron a una redefinición en 1967: un segundo equivale a 9.192.631.770 oscilaciones de un átomo de cesio-133 [fuente: Sciencemuseum.org.uk].
9: Un reloj atómico usa un solo electrón de cada átomo de cesio
Los electrones orbitan el núcleo como planetas alrededor del Sol. Los electrones mantienen órbitas precisas determinadas por su energía. En el cesio, se mide el electrón más externo (el 55º), cuya transición entre órbitas genera 9.192.631.770 ciclos por segundo, base de la medición temporal [fuente: Sciencemuseum.org.uk].
8: Increíblemente precisos hoy, pero no al principio
En 1948, el primer reloj atómico del NIST usó amoníaco y se atrasaba un segundo cada cuatro meses, inferior a los de cuarzo. Con cesio y mejoras, un modelo de 1959 erraba un segundo cada 2.000 años; hoy, los mejores lo hacen tras 6 millones de años [fuente: Sciencemuseum.org.uk].
7: El cesio, un elemento químico extraordinario
Robert Wilhelm Bunsen, descubridor del cesio hacia 1860. Descubierto por Bunsen (del mechero Bunsen), el cesio es dorado, se derrite a 28°C y explota con agua. Raro en polucita, inspira hasta grupos en internet por su rareza [fuentes: Nelson; Scientific American; Laboratorio Nacional de Argonne].
6: Emplea cuarzo calibrado por cesio
El oscilador de cuarzo vibra con corriente eléctrica, pero en relojes atómicos, la oscilación del cesio lo calibra continuamente, asegurando precisión extrema [fuente: Sciencemuseum.org.uk].
5: En 2008, un segundo añadido globalmente
Los relojes se ajustan periódicamente a la rotación terrestre. El 31/12/2008, se añadió un segundo al UTC por el ralentecimiento terrestre (Luna, atmósfera). Ajustes desde 1972 evitan desincronizaciones [fuente: Dowling].
4: Prueba de que el tiempo acelera en altura
Einstein predijo la relatividad temporal. En 2010, NIST confirmó con relojes a 30 cm de diferencia: el superior avanza más rápido, nanosegundos en una vida [fuente: Connor].
3: Láseres para mayor precisión
Microondas excitan cesio; láseres (bombeo óptico) enfrían átomos y mejoran la señal, alcanzando casi cero absoluto [fuente: Buell y Jaduszliwer].
2: Sincronizan telecomunicaciones
Redes dividen llamadas en paquetes; relojes atómicos sincronizan switches para evitar mezclas [fuente: Sciencemuseum.org.uk].
1: Hacia la sincronía universal
Georgia Tech y UNR proponen usar neutrones con láseres: precisión para 14.000 millones de años, edad del universo [fuente: Science Daily].
Nota del autor
Los relojes atómicos fascinan por superar la rotación terrestre y validar la relatividad. ¿Existe un 'tiempo correcto'? ¡Una excusa perfecta para retrasos!