El reloj atómico queda suplantado por un nuevo superreloj de Torio

El reloj atómico fue concebido por Lord Kelvin en 1879. Los relojes atómicos mantienen una escala de tiempo continua y estable el tiempo atómico internacional (TAI). No se sabe qué pasará si los científicos norteamericanos logran el superreloj de Torio

Investigadores en EE.UU. están desarrollando el reloj más preciso del mundo – que haría al reloj atómico de hoy parecer como un antiguo reloj de bolsillo. Muchos pueden pensar que la hora exacta que se había logrado con el reloj atómico, bastaba. Y no se trata de alargar la hora, el minuto o segundo de nuestro día… Se trata de algo más importante. Científicos del Instituto de Tecnología de Georgia (EE.UU.) lo tienen difícil. Para ellos se trata de milmillonésimas partes de segundo. Están tratando de desarrollar un reloj que sea tan exacto que sólo retrase un segundo en 200 millardos de años. Tratan de superar los relojes más precisos de hoy, los relojes atómicos. Para ellos es suficiente con sólo unos pocos cientos de millones de años que se rebajen en la misma medida.

Puede ayudar a resolver la teoría de cuerdas

Un reloj atómico mide el tiempo partiendo de las oscilaciones en los átomos, como el cesio. La idea de los investigadores norteamericanos, por el contrario, consiste en añadir pequeñas cantidades de energía a núcleos de átomos del elemento torio y hacer que salten entre diferentes estados de energía. Pero un reloj así, creen los investigadores, será capaz de arrojar luz sobre el problema con el que los físicos del mundo más luchan ahora mismo, a saber, la llamada teoría de cuerdas. Pero esa es otra historia.

El reloj atómico que era en realidad una revolución puede quedar desfasado si los científicos de Georgia logran sustituir el Cesio por el Torio

La idea de utilizar la vibración atómica para medir el tiempo se sugirió por primera vez por Lord Kelvin en 1879. El método práctico para hacer esto se convirtió en la resonancia magnética, desarrollada en la década de 1930 por Isidor Isaac Rabi. El primer reloj atómico fue un dispositivo de maser de amoníaco construido en 1949 en la Oficina Nacional de Normas de EE.UU.

Un reloj atómico es un tipo de reloj que utiliza una frecuencia de resonancia atómica normal para alimentar su contador. Los primeros relojes atómicos tomaban su referencia de un Máser. Las mejores referencias atómicas de frecuencia (o relojes) modernas se basan en la física más avanzadas que involucran átomos fríos y las fuentes atómicas. Las agencias de las normas nacionales mantienen una exactitud de 10-9 segundos por día, y una precisión igual a la frecuencia del transmisor de la radio que bombea el máser.

Los relojes atómicos mantienen una escala de tiempo continua y estable, el Tiempo Atómico Internacional (TAI). Para el uso cotidiano, se disemina otra escala de tiempo, el Tiempo Universal Coordinado (UTC). El UTC se deriva del TAI, pero se sincroniza usando segundos de intercalación con el Tiempo Universal (UT1), el cual se basa en el paso del día y la noche según las observaciones astronómicas.

El primero fue construido en 1948 por el Willard Frank Libby de EE.UU basándose en las ideas sobre un fenómeno extremadamente regular, la resonancia magnética molecular y atómica, del Nobel Isidor Isaac Rabi, aunque la precisión conseguida por el amoníaco (molécula utilizada por el prototipo del NIST) no era muy superior a los estándares de la época basados en osciladores de cuarzo.

Hoy los mejores patrones de frecuencia atómicos se basan en las propiedades físicas que tienen las fuentes de emisión de cesio. El primer reloj atómico de cesio fue construido en 1955 en el Laboratorio Nacional de Física (NLP), en Inglaterra. Sus creadores fueron Louis Essen y John V.L Parry.

En el año 1967 los relojes atómicos basados en cesio habían conseguido fiabilidad suficiente como para que la Oficina Internacional de Pesas y Medidas eligiera la frecuencia de vibración atómica de los dispositivos creados y perfeccionados por Essen como nuevo patrón base para la definición de la unidad de tiempo físico.

Según este patrón, un segundo se corresponde con 9.192.631.770 ciclos de la radiación asociada a la transición hiperfina desde el estado de reposo del isótopo de cesio-133. La precisión alcanzada con este tipo de reloj atómico es tan elevada que admite únicamente un error de un segundo en 30.000 años.

El reloj más preciso del mundo se diseña en el Observatorio de París, donde los actuales relojes atómicos tardan 52 millones de años para desfasarse un segundo. El nuevo objetivo de la investigación francesa es aumentar ese plazo a 32 mil millones de años. El estándar actual de los relojes atómicos en activo permite el atraso de un segundo cada 3.700 millones de años (NIST EU).

(NBS, ahora NIST), era menos exacto que los relojes de cuarzo existentes, pero ha servido para demostrar el concepto. El primer reloj atómico exacto, es un estándar de cesio sobre la base de una cierta transición del átomo de cesio-133, este fue construido por Louis Essen en 1955 en el Laboratorio Nacional de Física (Reino Unido). La calibración del reloj de cesio atómica estándar se llevó a cabo mediante el uso de la escala astronómica: tiempo efemérides tiempo (ET). Esto llevó a la definición acordada internacionalmente de los últimos segundos del SI que se basa el tiempo atómico, segunda igualdad de la segunda hora con el reloj (número atómico), el SI ha sido verificado con una precisión de 1 parte en 1010. El segundo SI hereda así el efecto de las decisiones de los diseñadores originales de la escala de tiempo de efemérides, la determinación de la longitud de la ET en segundos.

Ahora parece que la nueva generación de científicos atómicos de Georgia pretende demostrar que el reloj atómico “clásico” estaba retrasado y que ellos son capaces de superar el reloj de Cesio por el Torio. No se sabe si se cruzan apuestas.