\u200b\u200bHay 24 horas en un d\u00eda, 60 minutos en una hora y 60 segundos en un minuto. Por lo tanto, seguramente un segundo es solo 1\/(24 x 60 x 60), o 1\/86400, de un d\u00eda, \u00bfverdad? Bueno, resulta que definir el tiempo no es tan sencillo.<\/p>\n\n\n\n
Estamos acostumbrados a pensar en un segundo como un incremento fijo de tiempo, pero esta peque\u00f1a unidad ha cambiado varias veces a lo largo de los siglos.<\/p>\n\n\n\n
“El segundo se bas\u00f3 originalmente en la duraci\u00f3n del d\u00eda”, dijo a Live Science Peter Whibberley, cient\u00edfico senior del Laboratorio Nacional de F\u00edsica del Reino Unido. “La gente observ\u00f3 el sol pasar sobre nosotros y comenz\u00f3 a medir su movimiento usando relojes de sol. Dispositivos como ese dan una hora basada directamente en la posici\u00f3n del sol en el cielo, lo que se llama tiempo solar aparente”.<\/p>\n\n\n\n
Sin embargo, los relojes de sol tienen algunos inconvenientes. Aparte del problema obvio de no poder leer un reloj de sol cuando el sol no es visible, confiar en la rotaci\u00f3n diaria de la Tierra (tambi\u00e9n conocida como hora astron\u00f3mica) es sorprendentemente inexacto.<\/p>\n\n\n\n
“La rotaci\u00f3n no es precisamente constante”, dijo Whibberley. “La Tierra se acelera y desacelera con el tiempo. Hay una variaci\u00f3n estacional, grandes variaciones impredecibles de una d\u00e9cada a otra debido a cambios en el n\u00facleo fundido, y una desaceleraci\u00f3n a largo plazo causada por las mareas que avanzan y retroceden”.<\/p>\n\n\n\n
Entonces, \u00bfc\u00f3mo podemos medir el tiempo con precisi\u00f3n si utilizar la duraci\u00f3n de un d\u00eda es tan poco confiable?<\/p>\n\n\n\n
En el siglo XVI, la gente recurri\u00f3 a soluciones tecnol\u00f3gicas para este problema y comenzaron a surgir los primeros relojes mec\u00e1nicos reconocibles.<\/p>\n\n\n\n
“El objetivo de hacer un reloj b\u00e1sicamente pas\u00f3 de mantener el tiempo siguiendo la posici\u00f3n del sol a hacer un oscilador y definir un n\u00famero fijo de oscilaciones equivalente a un segundo”, dijo Sumit Sarkar, f\u00edsico de la Universidad de \u00c1msterdam a Live Science.<\/p>\n\n\n\n
Los primeros ejemplos mec\u00e1nicos fueron los relojes de p\u00e9ndulo, que estaban dise\u00f1ados para funcionar a una frecuencia espec\u00edfica, equivalente a un segundo astron\u00f3mico, promediada a lo largo de un a\u00f1o. Durante los siguientes cientos de a\u00f1os, los cient\u00edficos trabajaron en la construcci\u00f3n de osciladores mejores y m\u00e1s precisos y desarrollaron muchos otros sistemas de cronometraje, incluidos resortes y engranajes.<\/p>\n\n\n\n
Alrededor de 1940, los relojes de cristal de cuarzo se hab\u00edan convertido en el nuevo est\u00e1ndar de oro. “Si aplicas un voltaje a una pieza de cuarzo cuidadosamente formada, comienza a vibrar y puedes sintonizar la frecuencia de esa oscilaci\u00f3n con mucha precisi\u00f3n”, dijo Sarkar. “Pero si bien esta precisi\u00f3n est\u00e1 bien para uso general, simplemente no es lo suficientemente buena para aplicaciones realmente t\u00e9cnicas, como Internet, sistemas GPS o estudios de investigaci\u00f3n fundamental”.<\/p>\n\n\n\n
Los problemas surgen porque cada pieza de cuarzo es \u00fanica y resuena de manera ligeramente diferente seg\u00fan las condiciones f\u00edsicas como la temperatura y la presi\u00f3n. Para ser verdaderamente precisos, los relojes deben ajustarse a alguna referencia independiente e inmutable. Aqu\u00ed es donde entran los relojes at\u00f3micos.<\/p>\n\n\n\n
“Los \u00e1tomos tienen resonancias fijas naturales. Existen s\u00f3lo en estados de energ\u00eda particulares y s\u00f3lo pueden cambiar de un estado a otro absorbiendo o emitiendo una cantidad fija de energ\u00eda”, explic\u00f3 Whibberley. “Esa energ\u00eda corresponde a una frecuencia precisa, por lo que puedes usar esa frecuencia como referencia para mantener el tiempo”.<\/p>\n\n\n\n
El primer reloj at\u00f3mico pr\u00e1ctico, presentado en 1955, midi\u00f3 el n\u00famero de estas transiciones de energ\u00eda inducidas por microondas en \u00e1tomos de cesio durante un solo segundo astron\u00f3mico. En 1967, la comunidad cient\u00edfica mundial acord\u00f3 redefinir el segundo seg\u00fan este n\u00famero, y el Sistema Internacional de Unidades y Medidas define ahora un segundo como la duraci\u00f3n de 9.192.631.770 oscilaciones de energ\u00eda en un \u00e1tomo de cesio.<\/p>\n\n\n\n
Desde entonces, el segundo astron\u00f3mico ha seguido variando, mientras que el segundo at\u00f3mico se ha mantenido exactamente en 9.192.631.770 oscilaciones. Estas variaciones en el tiempo astron\u00f3mico en realidad significan que, cada pocos a\u00f1os, los cient\u00edficos deben agregar un segundo intercalar para permitir que la rotaci\u00f3n m\u00e1s lenta de la Tierra se mantenga al d\u00eda con el tiempo at\u00f3mico. Este segundo intercalar se abolir\u00e1 en 2035, pero los cient\u00edficos y las agencias gubernamentales a\u00fan no han descubierto c\u00f3mo manejar esta peque\u00f1a discrepancia, dijo Whibberley.<\/p>\n\n\n\n
Pero los cient\u00edficos no se contentan con esta definici\u00f3n, que tiene una precisi\u00f3n de 10^-15s o una billon\u00e9sima de segundo. En todo el mundo, equipos de investigaci\u00f3n est\u00e1n trabajando en relojes at\u00f3micos \u00f3pticos a\u00fan m\u00e1s precisos, que utilizan transiciones at\u00f3micas inducidas por luz visible de mayor energ\u00eda en elementos como el estroncio y el iterbio para mejorar esta precisi\u00f3n m\u00e1s de 100 veces. De hecho, los cient\u00edficos est\u00e1n discutiendo si es hora de redefinir el segundo nuevamente seg\u00fan las oscilaciones \u00f3pticas del reloj, utilizando fuentes de luz ultravioleta y visible en lugar de microondas. Pero si bien todav\u00eda es necesario responder varias preguntas importantes antes de que esto suceda, est\u00e1 claro que la definici\u00f3n precisa de segundo est\u00e1 sujeta a cambios.<\/p>\n\n\n\n