Si ha leído Cómo funcionan los receptores GPS, usted sabe que los relojes atómicos son extremadamente importantes para el sistema. También escucha con frecuencia acerca de los relojes atómicos en los anuncios de los nuevos relojes que se sincronizan automáticamente con el reloj atómico en Boulder, Colorado. Los relojes atómicos también son importantes para una variedad de esfuerzos científicos.
Así que comencemos con la noción general de reloj. El trabajo de un reloj es realizar un seguimiento del paso del tiempo. Todos los relojes hacen esto contando los "tics" de un "resonador".
En un reloj de péndulo el resonador es un péndulo y los engranajes del reloj registran el tiempo contando las resonancias (los vaivenes hacia adelante y hacia atrás) del péndulo. El péndulo generalmente resuena a una frecuencia de una oscilación por segundo. Un reloj digital utiliza las oscilaciones de la línea eléctrica (60 ciclos por segundo en los Estados Unidos, 50 ciclos por segundo en Europa) o las oscilaciones de un cristal de cuarzo como resonador, y cuenta usando contadores digitales. La precisión del reloj está determinada por la precisión del resonador a la frecuencia especificada.
Un reloj atómico es un reloj que utiliza las frecuencias de resonancia de átomos como su resonador. Según la Enciclopedia Británica, el resonador está "regulado por la frecuencia de la radiación electromagnética de microondas emitida o absorbida por la transición cuántica (cambio de energía) de un átomo o molécula". (Consulte el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología para obtener un diagrama y una descripción del proceso).
La ventaja de este enfoque es que los átomos resuenan en extremadamente frecuencias consistentes. Si toma cualquier átomo de cesio y le pide que resuene, resonará exactamente a la misma frecuencia que cualquier otro átomo de cesio. Cesio-133 oscila en 9, 192, 631, 770 ciclos por segundo. Este tipo de precisión es completamente diferente a la precisión de un reloj de cuarzo. En un reloj de cuarzo el cristal de cuarzo está fabricado de modo que su frecuencia de oscilación se acerque a alguna frecuencia estándar; pero las tolerancias de fabricación hacen que cada cristal sea ligeramente diferente, y cosas como la temperatura cambiarán la frecuencia. Un átomo de cesio siempre resuena en el misma frecuencia conocida - eso es lo que hace que los relojes atómicos sean tan precisos.
A continuación se muestran algunos enlaces interesantes:
