Mundo, 24 de sep 2024 (ATB Digital).- El tiempo es algo que nos afecta a todos. Está presente en nuestro día a día, desde el momento en que suena la alarma por la mañana hasta el último vistazo al reloj antes de dormir. Pero, ¿alguna vez te has preguntado cómo sabemos qué hora es con tanta precisión?
Los relojes que usamos normalmente, ya sea el de pulsera o el del móvil, se basan en métodos tradicionales para medir el tiempo, como la rotación de la Tierra. Sin embargo, en los últimos años, la ciencia ha llevado la medición del tiempo a un nivel completamente nuevo: los relojes nucleares o relojes atómicos. Estos dispositivos son tan precisos que, si funcionaran durante millones de años, apenas perderían un segundo.
CÓMO FUNCIONAN LOS RELOJES TRADICIONALES
Pero antes de adentrarnos en el mundo de los relojes nucleares, es importante entender cómo funcionan los relojes que conocemos. Históricamente, la medida del tiempo ha estado ligada a los ciclos naturales, como la rotación de la Tierra sobre su eje, que determina un día, o la órbita de la Tierra alrededor del Sol, que define un año. Los relojes mecánicos utilizan mecanismos que funcionan mediante engranajes y oscilaciones de péndulos, mientras que los relojes de cuarzo, que son los más comunes hoy en día, usan las vibraciones de un cristal de cuarzo que oscilan a una frecuencia constante cuando se le aplica una corriente eléctrica.
Estos métodos, aunque precisos para la vida cotidiana, tienen sus limitaciones. Los relojes tradicionales pueden adelantarse o atrasarse debido a factores como cambios en la temperatura, la gravedad o el desgaste de los componentes. Además, la rotación de la Tierra, el “reloj” natural más antiguo, no es tan exacta como podríamos pensar. De hecho, su velocidad varía ligeramente con el tiempo debido a fenómenos como los terremotos y las mareas. Esto plantea la necesidad de un sistema más preciso para medir el tiempo, especialmente en el mundo tecnológico actual, donde la exactitud es crucial.
Un reloj atómico óptico de iones de estroncio en el Laboratorio Nacional de Física de Teddington (Reino Unido).
RELOJES NUCLEARES, UNA PRECISIÓN ATÓMICA
Aquí es donde entran en juego los relojes atómicos. A diferencia de los relojes tradicionales que dependen de mecanismos físicos, los relojes atómicos miden el tiempo a través de los átomos. Pero, ¿cómo lo hacen? La clave está en una propiedad fundamental de los átomos: su capacidad para vibrar a una frecuencia extremadamente constante.
Un reloj atómico utiliza el comportamiento de ciertos átomos, como los de cesio o estroncio. Estos átomos, al ser excitados por microondas o láseres, vibran o “oscilan” a frecuencias muy precisas. En el caso del reloj de cesio, que es uno de los más comunes, se basa en la frecuencia de las transiciones de energía de los electrones en el átomo. Para ser más específicos, un segundo en un reloj atómico de cesio se define como el tiempo que tarda el átomo en realizar 9.192.631.770 oscilaciones.
Lo asombroso de los relojes atómicos es que esta frecuencia es increíblemente estable. Los átomos no se ven afectados por factores externos como la temperatura o la presión de la misma manera que los engranajes de un reloj mecánico. Como resultado, los relojes atómicos pueden medir el tiempo con una precisión asombrosa. Los mejores relojes atómicos actuales tienen un margen de error de menos de un segundo en millones de años. ¡Eso es un nivel de precisión que va más allá de nuestra vida cotidiana!
El reloj atómico con fuente de cesio NIST-F1, ubicado en Boulder, Colorado, es uno de los más precisos en el mundo. Foto: University of Colorado.
¿POR QUÉ MEDIR EL TIEMPO CON TANTA PRECISIÓN?
A simple vista, puede parecer que no necesitamos medir el tiempo con tanta exactitud. Después de todo, ¿realmente importa si nuestro reloj se atrasa o adelanta unos segundos? Para la mayoría de nosotros, probablemente no. Pero en muchas áreas, especialmente en la tecnología moderna, esos segundos hacen una gran diferencia.
Uno de los ejemplos más claros es el sistema de posicionamiento global (GPS). Los satélites GPS dependen de relojes atómicos para sincronizarse con precisión y determinar la ubicación exacta de los dispositivos en la Tierra. Un pequeño error en la medición del tiempo podría traducirse en varios kilómetros de error en la ubicación. Los relojes atómicos también juegan un papel crucial en las telecomunicaciones, la sincronización de redes eléctricas y la investigación científica, como la física de partículas o la astronomía, donde incluso las diferencias minúsculas en el tiempo pueden ser significativas.
Además, en los últimos años, se están desarrollando relojes atómicos aún más avanzados, llamados relojes nucleares. Estos dispositivos, basados en la energía del núcleo de los átomos en lugar de los electrones, prometen ser incluso más precisos que los relojes atómicos actuales. Aunque aún están en fase de investigación, se espera que en el futuro revolucionen la forma en que medimos el tiempo y realicemos cálculos científicos.
FUENTE: NATIONAL GEOGRAPHIC