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| Científicos de la Universidad de Toronto crean un reloj atómico de casi cero absoluto que promete un gran avance en la medición del tiempo de precisión. Crédito: G.E. Marti/JILA |
Un equipo de investigadores en Toronto acaba de presentar un avance que da escalofríos, literal y científicamente. Han logrado operar un reloj atómico regulado por láser a solo cinco grados por encima del cero absoluto, una temperatura casi irreal que permite reducir el ruido térmico a niveles nunca antes alcanzados. Este reloj óptico criogénico de un solo ion podría convertirse en el nuevo estándar universal para medir el tiempo, superando hasta por un factor de 100 la precisión de los instrumentos que hoy definen la duración de un segundo.
El proyecto, desarrollado por físicos de la Universidad de Toronto, marca un paso decisivo hacia la sustitución de los históricos relojes basados en cesio que sostienen la coordinación temporal global desde hace décadas. El potencial impacto es enorme: desde física fundamental hasta navegación, telecomunicaciones y cualquier disciplina que dependa de mediciones ultrafinas.
El profesor Amar Vutha lo resume con claridad: “Las mediciones exactas de tiempo y frecuencia sostienen todo el sistema de unidades físicas. Si mejoramos la exactitud, reforzamos las bases de todas las mediciones científicas”.
El corazón del avance está en una técnica que permite estabilizar un láser óptico usando un único átomo de estroncio atrapado. Vutha y el investigador doctoral Takahiro Tow perfeccionaron años de trabajo previo para crear un dispositivo capaz de mantener una oscilación extremadamente estable. En cualquier reloj —ya sea un péndulo, un cuarzo o uno atómico— lo crítico es que el evento periódico no varíe, y en los relojes ópticos modernos ese “tic” proviene de la oscilación electromagnética de un láser. La misión del átomo atrapado es actuar como una especie de diapasón cuántico que mantiene el láser sintonizado.
Los relojes atómicos más avanzados actualmente alcanzan una precisión que llega a los 18 decimales, comparable a medir la distancia entre la Tierra y la Luna con un margen de error de una millonésima de milímetro. Sin embargo, incluso estos dispositivos excepcionales tropiezan con un enemigo persistente: el calor. La radiación infrarroja emitida por su entorno —incluida la cámara de vacío metálica que los contiene— distorsiona ligeramente el comportamiento del átomo que regula el láser, introduciendo microvariaciones indeseables.
Ahí es donde el experimento de Toronto rompe el techo. Al llevar el átomo de estroncio a temperaturas inferiores a cinco Kelvin, la radiación térmica se redujo drásticamente. Con ello se eliminó una de las fuentes principales de deriva en la frecuencia del láser, permitiendo que el átomo mantenga su papel de “diapasón” con una estabilidad nunca vista.
Las implicaciones son profundas. Muchas unidades eléctricas fundamentales —como el amperio o el volt— dependen de mediciones de tiempo y frecuencia con una exquisita exactitud. Vutha lo explica con un ejemplo preciso: para definir el amperio, se debe conocer cuántos electrones pasan por un punto durante un intervalo de tiempo calibrado con absoluta fiabilidad.
Pero quizá la consecuencia más trascendental de estos relojes ultracongelados es su capacidad para examinar pilares que consideramos inmutables. Con ellos es posible poner a prueba la estabilidad de las constantes fundamentales de la naturaleza, como la velocidad de la luz o la constante de Planck. Estas pruebas simplemente no pueden realizarse con ningún otro tipo de instrumento. En el fondo, lo que está en juego es nuestra comprensión del tiempo, del universo y de aquello que creemos “constante”.
Fuentes, créditos y referencias:
Fuente: Universidad de Toronto
