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Universidad: INVESTIGACIONES - FACULTADES - ALUMNOS

RELOJES ÓPTICOS MÁS ESTABLES QUE LOS DE MICROONDAS

Los relojes del futuro

Peatóm | 28·09·2009 | 00:00 |
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Reloj de Cesio. 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 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

Nuevos relojes. Un reloj atómico experimental basado en los átomos del iterbio es unas cuatro veces más preciso de lo que fue hace varios años, dándole ello una precisión comparable a la del NIST-F1, el reloj con fuente de cesio que determina el estándar civil de tiempo en Estados Unidos. Chris Oates y su equipo en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), de EE UU, evaluaron el reloj midiendo la frecuencia natural del iterbio, tomando en cuenta cuidadosamente todas las desviaciones posibles, tales como las causadas por las colisiones entre los átomos, y usando el NIST-F1 como patrón de comparación.

Los relojes experimentales operan todos a frecuencias ópticas (luz visible), las cuales son más altas que las frecuencias de microondas usadas por el NIST-F1, por lo que pueden dividir el tiempo en unidades más pequeñas, trayendo como resultado relojes más estables

Los resultados del análisis fueron lo bastante alentadores como para demostrar que el reloj de iterbio es competitivo en algunos aspectos con el NIST-F1, el cual ha estado sometido a un continuo perfeccionamiento y ahora tiene una precisión tan grande que su margen de error es de sólo 1 segundo cada 100 millones de años. (Obviamente, como la definición internacional del segundo está basada en el átomo del cesio, técnicamente ningún reloj puede ser más exacto que los relojes de cesio que ejercen de estándares del tiempo, como el NIST-F1.)

Más importante aún, el reloj mejorado de iterbio da más opciones a los sistemas de normalización del tiempo para su futuro desarrollo, y también para las comparaciones con relojes de la próxima generación. Los científicos del NIST están desarrollando cinco versiones de relojes atómicos de nueva generación, cada uno usando un átomo diferente y ofreciendo diferentes ventajas. Los relojes experimentales operan todos a frecuencias ópticas (luz visible), las cuales son más altas que las frecuencias de microondas usadas por el NIST-F1, por lo que pueden dividir el tiempo en unidades más pequeñas, trayendo como resultado relojes más estables. Adicionalmente, los relojes ópticos podrían llevar algún día a alcanzar estándares hasta 100 veces más exactos que los actuales relojes de microondas.

Los avances en la eficacia de los relojes atómicos permiten el desarrollo viable de los sistemas de telecomunicaciones de altas tasas de transferencia de datos, así como mejoras en el sistema GPS. Los relojes ópticos ya están proporcionando mediciones récord de posibles cambios en las “constantes” fundamentales de la naturaleza, una línea de investigación con grandes implicaciones para la cosmología y la validación de teorías y leyes de la física, incluyendo las teorías de Einstein de la Relatividad Especial y la General.

Los relojes de la próxima generación podrían conducir a nuevos tipos de sensores de gravedad con los que explorar los recursos naturales subterráneos, y también para realizar importantes estudios geofísicos. Otras posibles aplicaciones podrían incluir la navegación autónoma ultraprecisa, con aplicaciones como por ejemplo el aterrizaje de aviones mediante GPS.

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