El reloj más preciso del mundo no se retrasa ni un segundo
La humanidad lleva siglos tratando de crear herramientas y tecnología capaz de medir con la mayor exactitud posible la actividad cíclica del espacio-tiempo que nos rodea. Mucho han ayudado los relojes en esa tarea. Y ahora, se ha logrado crear el reloj más preciso que jamás haya existido. Extrañamente, se trata de un cubo de gas cuántico.
Anteriormente, el reloj más preciso existente había sido creado en el año 2015, y tenía una precisión extrema: menos de un segundo en quince mil millones de años (mucho más de la edad del universo, de trece mil ochocientos millones de años). En ese caso, fue diseñado a partir de átomos de estroncio.
Recordemos que los anteriores se creaban con átomos de cesio, que se consideraban bastante precisos. En esos casos, el cálculo del tiempo se basa en lo que dura los cambios de energía de los electrones en los átomos. Cada cambio es un ciclo, y un segundo se considera, oficialmente, unos nueve mil millones de ciclos de un átomo de cesio.
Pero este reloj nuevo reloj atómico creado ahora, a partir de átomos de estroncio, diseñado por un equipo de la Universidad de Colorado, en Estados Unidos, y dirigido por el científico Jun Ye, tiene una precisión es mucho mayor a la del reloj de 2015: no se retrasaría ni un segundo durante mil veces la edad del universo.
¿Cómo lograron que funcionara? Pues los científicos colocaron los átomos de estroncio en un patrón de rejilla y luego los apilaron formando torres, en una estructura tridimensional, de manera mucho más eficiente que como se colocaban anteriormente los átomos de cesio; concretamente: diez millones de átomos por centímetro cúbico. Con este tipo de relojes, el tic-tac se mide a través de microondas emitidas por los electrones alrededor de los átomos, que saltan de una órbita más baja a una más alta, ya que absorben y luego pierden energía proveniente de un láser.
La precisión con la que los electrones de cesio pueden medir el tiempo tienen un límite de velocidad: pueden saltar hacia adelante y hacia atrás solo nueve mil millones de veces por segundo. Los electrones en átomos de estroncio, por su lado, son capaces de transitar casi un millón de millones de veces por segundo. El reloj atómico se estructura en un patrón tridimensional con diez millones de átomos de estroncio por centímetro cúbico.
Por tanto, en el nuevo reloj, la estructura 3D en la que agruparon los átomos de estroncio les permitió medir señales de más átomos al mismo tiempo dentro del ancho del rayo láser: diez trillones de átomos por centímetro cúbico en comparación con relojes anteriores, con diez mil millones de átomos por centímetro cúbico.
Disponer de relojes que no se retrasen ni un segundo en el tiempo, desde que el universo se formó, es vital para probar teorías como la Relatividad General de Einstein. Adicionalmente, los relojes de tan enorme precisión que se mantienen tan exactos durante miles de millones de años, pueden tener muy diversas aplicaciones, como en la meteorología, la radioastronomía, y constituyen la base de los GPS.
