Los relojes atómicos son artefactos de naturaleza un poco complicada, pero en términos rápidos, podemos decir que son los objetos más precisos con los que es posible detectar el paso del tiempo. Y además, también funcionan como buscadores de ondas gravitacionales y materia oscura. Investigadores de la Universidad de Wisconsin – Madison han logrado crear la versión aparentemente más precisa de reloj atómico que solamente perderá un segundo cada 300 mil millones de años.
¿Qué es un reloj atómico?
En realidad se trata de buscadores de resonancias de las frecuencias de los átomos, tomando generalmente como base el cesio y el rubio. Basan su mecanismo en la búsqueda de niveles de energía de los electrones. “Cuando un electrón cambia de nivel de energía, absorbe o emite luz con una frecuencia idéntica para todos los átomos de un elemento en particular”, explican los autores de la investigación publicada en Nature.
“Los relojes atómicos ópticos marcan la hora mediante el uso de un láser que está sintonizado para coincidir con precisión con esta frecuencia, y requieren algunos de los láseres más sofisticados del mundo para mantener la hora precisa”, concluyen.
El nuevo reloj atómico más preciso
Según los autores, crearon un nuevo reloj atómico que se posicionaría como el más preciso de la historia. Se trata de un reloj multiplexado que admite hasta seis relojes separados en el mismo entorno y que a diferencia de los demás que usan cesio o rubio, este trabaja separando átomos de estroncio en una cámara de vacío.
El mecanismo es que los átomos de estroncio pueden separarse en múltiples relojes dispuestos en línea en la misma cámara de vacío. Gracias a esto, se pueden medir las diferencias de tictac en las frecuencias emitidas por el elemento excitado mediante el rayo láser.
Pese a que sabían que no estaban trabajando con un rayo láser de gran calidad y que esto podría afectar los resultados de su investigación, los expertos se preguntaron con qué precisión podían medir las diferencias entre los relojes. Para ello dispusieron dos grupos de átomos que se encontraban en entornos ligeramente diferentes. La suposición es que marcarían velocidades ligeramente diferentes, según la gravedad, los campos magnéticos u otras condiciones.
Realizaron este procedimiento más de mil veces, en donde se midieron las diferencias de frecuencia de tictac de sus dos relojes, por un total de tres horas. Tal como lo supusieron, los entornos marcaron una ligera diferencia en el tic-tac de los átomos. Pero lograron demostrar que a medida que repetían el procedimiento, el reloj multiplexado era capaz de medir con mayor precisión tales diferencias.
Los resultados mostraron que la discrepancia entre los tic-tac de frecuencia de los átomos de estroncio, correspondería a una diferencia de un segundo cada 300 mil millones de años. Una medida de cronometraje de precisión que “establece un récord mundial para dos relojes espacialmente separados”, dice la Universidad de Wisonsin-Madison. Por lo tanto, se trata del reloj atómico más preciso creado hasta ahora que podría ayudar a descubrir nubes de materia oscura en medio del cosmos.
Referencias: Zheng, X., Dolde, J., Lochab, V. et al. Differential clock comparisons with a multiplexed optical lattice clock. Nature 602, 425–430 (2022). DOI
