Se ha estimado que un reloj construido por un equipo dirigido por investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) es un 41% más preciso que el anterior poseedor del récord de cronometraje. Midiendo las pequeñas vibraciones de un ion de aluminio atrapado y enfriado hasta casi el cero absoluto, el reloj calcula los segundos con una precisión de 19 decimales. Además de romper un récord de precisión (conocida en términos técnicos como incertidumbre sistemática), el reloj es 2,6 veces más estable que cualquier otro reloj de su tipo.
“Es emocionante trabajar en el reloj más preciso jamás creado”, afirma el físico Mason Marshall, del NIST.
En el NIST, podemos implementar planes a largo plazo en medición de precisión que pueden impulsar el campo de la física y nuestra comprensión del mundo que nos rodea. Culminación de 20 años de trabajo, el diseño de este reloj que bate récords se basa en un conocimiento íntimo de la física cuántica, y cada micromovimiento del entorno es capaz de alterar el tictac del reloj en cantidades minúsculas. Esto se logró engrosando la oblea de diamante que constituía la carcasa del reloj y los revestimientos de oro de los electrodos en el interior, para estabilizar aún más los campos eléctricos que impulsaban el tictac necesario del reloj.
Para la confiabilidad del reloj es vital la combinación del aluminio con un átomo de magnesio cargado; un ion “amigo” que hizo que el ion de aluminio fuera más fácil de controlar con luz láser, brindando a los investigadores la combinación ganadora de precisión y estabilidad. El láser fue cortesía de un laboratorio vecino a 3,6 kilómetros de distancia, con su propia reputación de precisión y estabilidad. En general, el tiempo necesario para reunir datos suficientes para medir un segundo (hasta 19 decimales) se redujo de tres semanas a un día y medio.
“Es un desafío grande y complejo, porque cada parte del diseño del reloj afecta al reloj”, dice el ingeniero eléctrico del NIST, Daniel Rodríguez Castillo.
Estos relojes no miden el tiempo como un reloj de pulsera, avisándonos de cuándo es hora de dormir (o de levantarse). En cambio, sirven como punto de referencia para calibrar otros relojes, usarlos en experimentos y explorar el universo que nos rodea. Saber cuánto dura un segundo es un punto de referencia crucial en física.
Esto beneficia a todo tipo de campos científicos, desde la búsqueda de materia oscura hasta la comprobación de la teoría de la relatividad de Einstein. Además, los investigadores creen que aún queda mucho por hacer, y que se puede lograr una mayor precisión mediante estos relojes atómicos mejorando aún más la estabilidad del sistema y el control de iones.
“Con esta plataforma, estamos preparados para explorar nuevas arquitecturas de reloj, como aumentar la cantidad de iones de reloj e incluso entrelazarlos, mejorando aún más nuestras capacidades de medición”, afirma la física Willa Arthur-Dworschack, del NIST.
La investigación ha sido publicada en Physical Review Letters.
Fuente: Science Alert.
