¿Qué es, cómo funciona y para qué sirve un reloj atómico?

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Los relojes han acompañado a la humanidad por miles de años. En la antigüedad se usaban relojes de sol para medir las horas, luego evolucionaron para llegar a relojes de péndulo y actualmente a los relojes atómicos. Cada uno de ellos trajo una mejora en cuanto a la precisión, permitiendo así contar con una hora universal estándar exacta. Como ya se mencionó, en la actualidad se utilizan relojes atómicos para medir el tiempo, pero ¿qué son los relojes atómicos? ¿cómo funcionan? ¿para qué sirven? Sigue leyendo para saber más al respecto.

 

¿Dónde surgió?

El primer reloj atómico se construyó en los Estados Unidos en 1949. Y, aunque la precisión que se consiguió en aquel tiempo no fue muy superior a los relojes normales, eso ha ido cambiando con el paso del tiempo. Los relojes atómicos actuales son tan precisos que son los que se usan para marcar el Tiempo Universal Coordinado (UTC, por sus siglas en inglés). Este UTC es el que se utiliza en nuestros celulares y computadoras para decirnos la hora exacta.

 

¿Qué es un reloj atómico?

Como quizás hayas deducido por el nombre, un reloj atómico funciona con átomos. Se usa para medir el tiempo, pero tienen la ventaja de ser muy precisos y exactos. ¿Qué tan exactos pueden llegar a ser? Para que te des una idea, el reloj más preciso del mundo se desarrolló por físicos alemanes del Physikalisch-Technische Bundesanstalt. Durante los 25 días que se usó tuvo un error de menos de .20 nanosegundos. Eso significa que si cuando se creó el universo se hubiera puesto en marcha ese reloj, en la actualidad no estaría desfasado ni por un segundo.

 

¿Cómo funciona un reloj atómico?

A diferencia de los relojes normales que usan un péndulo para funcionar, el atómico trabaja con la frecuencia de las transiciones energéticas hiperfinas en los átomos. En un extremo del reloj atómico hay un horno con una placa de cesio, que de ahí se evaporan iones de este metal. Cada ion se presenta en dos estados dependientes del espín del último electrón del cesio. Tras su evaporación se utiliza un imán para separar los iones y descartar los que tengan mayor energía, reubicando a los de menor energía en una cámara. Esa evaporación libera energía en forma de radiación, la cual se usa para medir cada segundo.

Para hacer una medición con estas partículas se requiere un campo electromagnético que no existe naturalmente. Así que todo se hace dentro de una trampa magneto óptica que permite una mejor medición del tiempo.

Como puedes ver, es un proceso complejo, pero que, ejecutado correctamente, permite una precisión que ningún otro tipo de reloj puede dar.

 

¿Qué tanta precisión tiene?

Cerca de 400 relojes atómicos en todo el mundo están conectados vía satélite para mantener exacto el tiempo global. Eso permite que, incluso si uno de esos 400 relojes falla, el resto pueda seguir entregando correctamente la hora.

De hecho, la definición del segundo está basada en los átomos, porque así se puede contar con un sistema confiable para medirlo. Un segundo consiste exactamente de 9192631770 ciclos de la radiación asociada a la transición hiperfina desde el estado de reposo del isótopo de cesio 133.

No te preocupes si no entendiste bien lo que eso quiere decir. Solo tienes que saber que la definición anterior asegura que un reloj atómico será exacto sin importar cualquier evento que pase en la tierra. Esto gracias a que esos ciclos del isótopo de cesio 133 serán iguales en todo el espacio, pudiendo así tener una definición universal del segundo.

 

¿Para qué sirve un reloj atómico?

Quizás pienses “Bueno, a mi no me sirve de nada que un reloj se mantenga exacto por miles de millones de años, con que se atrase un segundo cada par de décadas es suficiente”. Y ese pensamiento hubiera sido totalmente válido hace algunos años, porque un reloj solo se usaba para medir nuestras actividades cotidianas. Pero ahora los relojes se usan en los institutos de metrología para tener registros precisos de tiempo durante largos periodos. Además, se usan en interferometría de línea de base larga, lo cual tiene muchas aplicaciones de radioastronomía. También se aplican para generar las frecuencias estándar, y constituyen la base del GPS para que sea muy preciso. De igual modo, los relojes atómicos fueron claves para detectar la relatividad especial que postuló Einstein.
Así que ahora ya lo sabes, cuando mires la hora en tu celular o computadora podrás estar seguro de que es el tiempo exacto gracias a los relojes atómicos. Incluso algunos relojes de pulsera han incorporado esa función para que nunca se atrasen ni un solo segundo. Indudablemente, los avances tecnológicos han cambiado muchos aspectos de nuestra vida, desde nuestra forma de comunicarnos hasta cómo medimos el tiempo.

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Mac, PC, Android, Microsoft; inovación, entretenimiento; funcional o de cotorreo - toda la tecnología me apasiona

Santiago Costas

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