Física

Los relojes más exactos y la colisión entre los átomos


(NC&T) La medición de alta precisión del paso del tiempo hace funcionar a Internet, asegura las transmisiones de la televisión que llegan a nuestros receptores y es parte fundamental de toda una constelación de satélites para la navegación global (como el Sistema de Posicionamiento Global, GPS) que se utilizan para el trazado preciso de mapas, la inspección medioambiental, y los servicios de localización personal. Pero el tiempo sólo puede ser útil si es el mismo para todos. Y eso requiere de una sola fuente con la que todos podamos comparar nuestros relojes y ajustarlos.

La fuente de cesio que maneja el NPL es sólo una de un conjunto de dispositivos de medición muy precisos en el mundo que contribuyen al estándar primario global del tiempo, por el que todos nos regimos. La fuente atómica del NPL mide la exactitud de los estándares existentes del tiempo, y aporta sus lecturas para informar sobre cualquier ajuste necesario del Tiempo Universal Coordinado.

Los instrumentos del NPL miden la absorción de ondas electromagnéticas por los átomos de cesio y detectan los cambios resultantes en el estado interno de esos átomos. La absorción alcanza el máximo a una frecuencia electromagnética específica. Gracias a esto, es posible tomar como referencia esa frecuencia y usar el número de sus oscilaciones durante un período dado de tiempo, para definir el segundo.

Pero un reloj atómico nunca es perfecto. Uno de los desafíos al tratar de identificar la frecuencia exacta de referencia es que tal frecuencia tiende a fluctuar muy ligeramente y su valor medio sólo es conocido dentro un inevitable margen de error.

En las fuentes atómicas estos pequeños errores son debidos principalmente a que los átomos chocan entre sí dentro de la fuente. Esto se conoce como la variación de frecuencia por colisión de átomos.

Han sido propuestas varias teorías sobre qué factor afecta a la desviación debida a las colisiones, y cómo compensarlas, pero los métodos existentes pueden tomar días o incluso semanas en hacer el trabajo de verificación. El equipo del NPL ha descubierto una nueva estrategia potencial que puede reducir el tiempo que se tarda en confirmar la exactitud de una lectura de frecuencia. Con la nueva estrategia, esa operación puede completarse en un intervalo de horas, diez veces más deprisa que en la actualidad.

El nuevo método se basa en el estado de los átomos durante su vuelo en la fuente. Éstos pueden estar en uno de dos estados, o en una combinación de ambos. El equipo del NPL, en colaboración con el NIST (de EE.UU.) y el PTB (de Alemania), ha descubierto que el efecto que las colisiones tienen sobre la frecuencia depende del estado en que se encuentre la mayoría de los átomos. Esto hace pensar en la existencia de una división entre los átomos en un estado y los átomos en el otro, que puede producir una cancelación logrando con ello que el resultado conjunto no afecte a la señal de frecuencia. Operar con una fuente de cesio en este punto "cero" es una proposición atractiva ya que elimina la necesidad de compensar las variaciones debidas a las colisiones y acelera el proceso de confirmación de la exactitud de los estándares de frecuencia.


Más artículos
Espines aislados
Dinámica de fluidos
Transformación materia-antimateria
Servidor de fotón único
Manto de invisibilidad
Fuerza de la luz
Antimateria perdida
LHC temperatura
Enfriamiento por laser
Electrones efecto tunel
Teoría de las cuerdas
Agua en ámbito nanométrico
Detectar los axiones
Luz ultra corta
Trampa láser
Plasmas en la congelación
Operar micromáquinas
Computación cuántica
Relojes más exactos
Conversión rayos infrarrojos