Conozcan el reloj «nuclear»: un dispositivo que marca el paso del tiempo mediante señales diminutas del núcleo de un átomo. Un equipo de investigadores liderado por científicos de JILA, un instituto conjunto del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), anunció hoy el reloj y publicó sus hallazgos en Nature.
«Imagina un reloj de pulsera que no perdería ni un segundo incluso si lo dejaras funcionando durante miles de millones de años», dijo Jun Ye, físico del NIST y JILA, en un comunicado del NIST. «Aunque todavía no estamos en ese punto, esta investigación nos acerca a ese nivel de precisión».
Los relojes atómicos son muy estables durante largos períodos de tiempo, lo que significa que son confiables para algunas de las mediciones más precisas que los científicos deben realizar. Los relojes ordinarios, como los de pulsera, usan un oscilador de cristal de cuarzo para medir el tiempo; los cristales vibran a frecuencias específicas que miden el paso del tiempo, similar al péndulo de un reloj de pie. Pero el nivel más alto de precisión es necesario para mediciones de alto riesgo, como verificar las posiciones de las naves espaciales.
Los relojes atómicos usan luz láser para hacer que los electrones que orbitan los átomos salten entre niveles de energía, reemplazando la función de un péndulo oscilante para medir el tiempo. Según el comunicado del NIST, los relojes nucleares se comportarían de manera similar, aprovechando los saltos de energía en el núcleo de un átomo para la medición del tiempo.
Características del reloj
El reloj nuclear también sería menos ruidoso que un reloj atómico, ya que su operación no se basa en medir electrones, que pueden ser perturbados por campos electromagnéticos errantes. Pero para lograr que un núcleo haga los saltos de energía necesarios para medir el tiempo, los científicos generalmente tienen que bombardear el núcleo con un tipo de rayo X específicamente diseñado. Es por eso que el reloj recién descrito funciona con torio, cuyo núcleo solo requiere luz ultravioleta para realizar los saltos de energía.
«Con este primer prototipo, hemos demostrado: el torio puede ser utilizado como cronómetro para mediciones de ultra alta precisión», dijo el miembro del equipo Thorsten Schumm, físico de TU Wien, en un comunicado de la universidad. «Todo lo que queda por hacer es trabajo de desarrollo técnico, sin que se esperen más obstáculos importantes».
El reloj nuclear recién presentado no es más preciso que los mejores relojes atómicos de hoy en día, pero Schumm dijo que su equipo debería superar esos dispositivos de cronometraje en unos pocos años. «Los primeros automóviles no eran más rápidos que los carruajes. Se trataba de introducir un nuevo concepto», dijo Schumm. «Y eso es exactamente lo que hemos logrado ahora con el reloj nuclear».
En julio, un equipo diferente de investigadores presentó el reloj atómico más preciso hasta la fecha. Ese reloj atrapa miles de átomos para medir el tiempo y solo perderá un segundo cada 30 mil millones de años. Para ponerlo en perspectiva, nuestro universo aún no tiene 14 mil millones de años, y la Tierra aún no tiene 5 mil millones.
¡Estos son tiempos emocionantes para, eh, el tiempo mismo!
