El físico del NIST Andrew Ludlow y sus colegas lograron nuevos récords de rendimiento del reloj atómico en una comparación de dos relojes de celosía óptica de iterbio. Los sistemas láser utilizados en ambos relojes son visibles en primer plano, y el aparato principal de uno de los relojes se encuentra detrás de Ludlow. Crédito:Burrus / NIST
Los científicos han inventado un nuevo reloj que mantiene la hora con mayor precisión que cualquier otro reloj anterior.
El reloj es tan preciso que no ganará ni perderá más de un segundo en 14 mil millones de años, aproximadamente la edad del cosmos. Su tasa de tic-tac es tan estable que varía solo 0.000000000000000032 por ciento en el transcurso de un solo día.
Ese nivel de exactitud no es realmente necesario para aquellos de nosotros que confiamos en los relojes para llegar a una cita con el médico a tiempo, o saber cuándo quedar con amigos.
Pero mantener el tiempo es solo el comienzo. Este nuevo reloj es tan exacto que podría usarse para detectar materia oscura, medir las ondas gravitacionales que ondulan a través del universo, y determinar la forma exacta del campo gravitacional de la Tierra con una precisión sin precedentes.
En efecto, Estos relojes hiperprecisos pueden ayudar a los científicos a investigar mejor los misterios del cosmos, dijeron los expertos.
"Resulta que si tiene todos estos dígitos de precisión para realizar una medición, puede darte un microscopio sobre nuestro propio universo, "dijo el físico Andrew Ludlow del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Boulder, Colo. Ludlow dirigió el trabajo que produjo el nuevo reloj, que fue descrito esta semana en la revista Naturaleza .
Desde la década de 1960, El tiempo se ha medido mediante los llamados relojes atómicos que utilizan las oscilaciones naturales de un átomo de cesio como péndulo. Piense en ello como un reloj con una manecilla que marca un poco más de 9 mil millones de veces por segundo.
El reloj de celosía óptica que Ludlow y sus colegas desarrollaron mide las oscilaciones mucho más rápidas de un átomo de iterbio. Su péndulo atómico oscila alrededor de 10, 000 veces más rápido, a una velocidad de 500 billones de veces por segundo.
"El cesio es un hermoso sistema atómico, pero hemos alcanzado los límites básicos de lo bueno que puede ser, "Dijo Ludlow." El iterbio puede dividir el tiempo en intervalos mucho más finos, mejorando la precisión con la que se puede medir ".
Los relojes de celosía óptica han existido solo durante 15 años, y todavía están en la etapa de desarrollo, Dijo Ludlow. Los científicos continúan jugando con ellos, aumentando gradualmente su precisión con cada nuevo ajuste.
La mayoría de las mejoras en la última versión se deben a un nuevo escudo térmico que el grupo de Ludlow desarrolló hace unos años. Protege los átomos de iterbio de los efectos del calor y los campos eléctricos, que pueden interferir con sus oscilaciones naturales.
"Queremos estar seguros de que cuando medimos la tasa de tic del átomo, estamos midiendo la tasa que le dio la madre naturaleza, y que no se ve perturbado o desplazado debido a un efecto ambiental, " él dijo.
Con tantas oscilaciones el reloj de iterbio puede detectar cambios en el campo gravitacional de nuestro planeta con una precisión sin precedentes, Ludlow y sus coautores escribieron en Nature.
Como predice la teoría de la relatividad general de Einstein, el tiempo se mueve de manera diferente dependiendo de dónde se encuentre en un campo de gravedad.
Un reloj en la cima de una montaña alta, lejos del centro de la Tierra, marcará un poco más rápido que un reloj en la base de esa misma montaña.
No es un error mecánico. En realidad, el tiempo pasa más rápido en la cima de esa montaña.
La mayoría de los relojes no son lo suficientemente precisos para registrar esa diferencia extremadamente sutil. Después de todo, en 10 años, dos relojes que son 1, 000 metros de distancia se reducirán en solo 31 millonésimas de segundo.
Los científicos ya han demostrado que es posible medir las diferencias en el campo gravitacional de la Tierra comparando la tasa de tic de dos relojes de celosía óptica en diferentes ubicaciones. Sin embargo, hasta ahora, esos mismos mapas de gravedad se podían hacer con la misma precisión utilizando otros, técnicas más baratas.
El nuevo reloj puede detectar cambios en solo 1 centímetro de elevación, una medición mucho más precisa de lo que era posible anteriormente, Dijo Ludlow.
Además, su equipo es parte de una colaboración internacional que está utilizando relojes hipersensibles para intentar detectar la materia oscura, la materia misteriosa que se cree que es cinco veces más abundante en el universo que la materia normal.
"Se sabe muy poco sobre la materia oscura, pero la mayoría de las teorías predicen que interactuaría con los átomos de una manera que afectaría la frecuencia de tic-tac de nuestro reloj, " él dijo.
El equipo también está experimentando con el uso de relojes para buscar los mismos tipos de ondas gravitacionales que se observaron por primera vez con el observatorio LIGO. confirmando un aspecto importante de la teoría de la firma de Einstein.
A pesar de la increíble precisión del nuevo reloj, el equipo aún no ha alcanzado el límite de sus capacidades. Ya se están trabajando más retoques.
"La actuación no se parece a nada que hayamos visto antes, "Ludlow dijo, "pero ya tenemos algunas ideas sobre cómo queremos reconstruir las cosas que podrían conducir a mejoras aún más significativas".
© 2018 Los Angeles Times
Distribuido por Tribune Content Agency, LLC.
