Ciencia
Científicos crean un reloj tan preciso que podría marcar la hora por miles de millones de años sin fallar
Científicos del NIST crearon el reloj más preciso del mundo tras 20 años de desarrollo.
Un equipo de científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés) logró un nuevo récord en el campo de la cronometraje científico al crear el reloj más preciso conocido hasta ahora. El dispositivo, que combina un ion de aluminio con otro de magnesio y que ha estado en desarrollo durante dos décadas, supera a todos sus predecesores en exactitud y estabilidad.
Se trata de un reloj de lógica cuántica que forma parte de la nueva generación de relojes ópticos atómicos. Según los resultados publicados en Physical Review Letters, este instrumento tiene una precisión 41 % superior a la del récord anterior y podría ganar o perder un segundo cada 57.600 millones de años. En palabras más accesibles, “se trata de un reloj que tiene una precisión de un segundo durante varias veces la edad actual del universo”, destacó la revista New Atlas.
De la rotación terrestre a la vibración de átomos
La evolución del tiempo medido ha pasado por varias etapas. Primero, los relojes mecánicos usaban péndulos y resortes; luego, los de cuarzo aprovecharon la oscilación de cristales bajo corriente eléctrica. A partir de 1967, el segundo comenzó a definirse por la oscilación de los átomos de cesio 133, que vibran más de 9 mil millones de veces por segundo al ser excitados con microondas.
Ahora, los relojes ópticos atómicos, como el del NIST, representan una nueva frontera. En lugar de microondas, utilizan láseres que miden la oscilación de los átomos en frecuencias ópticas —aún más rápidas—, logrando una precisión sin precedentes. Estos avances permiten contar el tiempo con 19 decimales de exactitud.
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El secreto está en el diseño: aluminio, magnesio y temperaturas extremas
El diseño del reloj rompedor incluyó mejoras en cada uno de sus componentes. El uso de un ion de aluminio como referencia, junto con un ion “amigo” de magnesio que permite controlarlo mejor con láser, marcó una diferencia clave respecto a los relojes de cesio.
Además, el NIST incorporó una estructura reforzada con una oblea de diamante más gruesa y electrodos recubiertos de oro para estabilizar los campos eléctricos. Para asegurar la mínima perturbación, los científicos desarrollaron una cámara de alto vacío que evita la entrada de átomos de hidrógeno y lograron enfriar los iones hasta una temperatura cercana al cero absoluto (-273,15 °C). La frecuencia del láser fue ajustada con peines ópticos, una técnica que permite alcanzar la frecuencia deseada con extrema precisión.
¿Qué utilidad tiene medir el tiempo con tanta precisión?
Este avance no es solo un logro técnico, sino que tiene aplicaciones clave para la tecnología global. “El propósito de construir un reloj tan ultrapreciso va más allá de simplemente batir nuevos récords. La tecnología moderna se basa en gran medida en relojes precisos. De hecho, Internet y los sistemas de navegación modernos no podrían funcionar sin ellos”, señala Science Alert.
En sistemas como el GPS, un pequeño error en el tiempo puede traducirse en varios kilómetros de imprecisión. Los satélites de navegación necesitan una sincronización perfecta, posible gracias a relojes atómicos. Lo mismo ocurre con las redes de telecomunicaciones y la sincronización de datos globales.
Incluso los teléfonos inteligentes, que dependen de torres móviles sincronizadas con satélites, se benefician de estos relojes avanzados. Aunque para el ciudadano común unos segundos de diferencia no son relevantes, para muchas industrias y sistemas globales, esta precisión es vital.
El nuevo reloj cuántico del NIST podría, en el futuro, convertirse en la nueva referencia para la medición del segundo, marcando un antes y un después en la historia de la ciencia del tiempo.
*Con información de DW.
