La definición de un segundo está a punto de cambiar; un último experimento con relojes ópticos da noticias alentadoras
Si todo sale bien, el valor de un segundo cambiará para 2030. El comité de científicos encargado de definir las unidades de medida de la ciencia está de acuerdo en que, actualmente, las herramientas para medir las oscilaciones de un átomo son mucho más precisas que las disponibles en 1967, cuando se definió por última vez a cuánto equivale un segundo. La clave de la inminente revolución está en un nuevo tipo de reloj extremadamente preciso: el reloj óptico.
¿Cuánto es un segundo?
Para la mayoría de las personas, un segundo es la unidad básica de los relojes convencionales, que se agrupan en minutos y horas. Para los científicos que exploran tanto el universo a gran escala como las partículas subatómicas, el valor del segundo adquiere un significado más complejo. Oficialmente, un segundo se define como el tiempo durante el cual un átomo de cesio-133 emite 9,192,631,770 ciclos de radiación en una transición específica. Este complicado valor, en realidad, sirve como un referente físico o, en otras palabras, es una forma sencilla de establecer la “regla” que define un segundo, sin importar la posición del investigador.
Dado que los átomos vibran de manera constante, los científicos los utilizan como referentes físicos del tiempo. Para 1967, la oscilación del átomo de cesio-133 era la frecuencia más exacta que se podía medir y reproducir. Más de cinco décadas después, los instrumentos han avanzado significativamente y han alcanzado niveles de precisión aún mayores. Según los expertos, la medición de la oscilaci ón del cesio-133, aunque precisa, ahora resulta insuficiente en comparación con otras técnicas actuales.
La llegada de los relojes ópticos
En teoría, los relojes ópticos pueden ser 100 veces más precisos que los relojes de microondas que miden la vibración del cesio-133. Ambos métodos continúan midiendo el segundo tal como lo experimentamos en el día a día, pero uno de ellos ofrece más detalles de las oscilaciones en los átomos. Los científicos suelen usar la metáfora de dos reglas para explicar la diferencia de los relojes. Ambas reglan miden exactamente un metro, pero una tiene marcas en cada centímetro mientras que la otra, la más actual, tiene marcas cada 0.01 centímetros. Con la última es posible conseguir mediciones más precisas sobre cuánto tardan las cosas en suceder.
Quedan cinco años para que la Conferencia General de Pesas y Medidas apruebe una nueva definición de segundo. Los relojes ópticos representan la vía para obtener una medición del tiempo mucho más precisa, lo que traerá ventajas en áreas como la navegación por satélite, la computación, las comunicaciones y las transacciones financieras. No obstante, estos relojes aún deben superar rigurosas pruebas de coordinación para ser aceptados internacionalmente.
Una nueva simulación computacional sobre el funcionamiento de los dientes triangulares del mecanismo de Anticitera predicen un mal funcionamiento.
La primera comparación de relojes ópticos
En ese contexto es que llega el último trabajo publicado en la revista Optics. Un equipo internacional de científicos realizó la primera comparación a gran escala de relojes ópticos para investigar su grado de concordancia en seis países distintos. Este tipo de experimentos es fundamental para verificar que el referente físico pueda ser replicado en diferentes partes del mundo, obteniendo los mismos resultados.
“Con ello, se ha demostrado la viabilidad técnica de operar una red internacional de relojes ópticos de alta precisión, ha permitido realizar validaciones cruzadas entre relojes posibilitando detectar y corregir errores sistemáticos, y ha permitido verificar las incertidumbres de medida implicadas”, explica Dolores del Campo Maldonado, directora de la División de Magnitudes Mecánicas e Ingeniería en el Centro Español de Metrología, para el Science Media Centre (SMC) España.
“La precisión de los nuevos relojes ópticos está siendo analizada con una profundidad y detalle abrumadores, pero es lo que hace falta para que la redefinición del segundo sea cien veces mejor que la actual. Los científicos que trabajan en este campo tienen que eliminar las más pequeñas inexactitudes de sus relojes para que todos disfrutemos de las inmensas ventajas que esto supondrá. Y cuando se habla de dieciocho decimales no se pueden usar excusas para salir del paso: las cifras son implacables y sus comparaciones no admiten discusión”, concluye José R. Crespo López-Urrutia, investigador en el Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg para el SMC España.
