Crean el reloj atómico más preciso del mundo: tardará 30.000 millones de años en perder un segundo

Fabricado en Estados Unidos, el reloj atómico más preciso y exacto del mundo, el primero capaz de detectar a escala microscópica los efectos de la gravedad predichos por la teoría de la relatividad general, ya es una realidad y promete abrir nuevos escenarios para la física, como la búsqueda de la materia oscura hasta la exploración de Marte.

El reloj atómico fue desarrollado por investigadores del Instituto Conjunto de Astrofísica de Laboratorio (JILA, una institución conjunta del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología y la Universidad de Colorado Boulder), utilizando una red de luz que permite atrapar y medir simultáneamente decenas de miles de átomos individuales.

El resultado, ya compartido en la plataforma arXiv y publicado en Physical Review Letters, promete abrir nuevos escenarios para la física, desde la redefinición del segundo hasta la computación cuántica, desde la búsqueda de la materia oscura hasta la exploración de Marte.

El nuevo reloj atómico es más preciso y dos veces más exacto que el anterior reloj récord, también fabricado por JILA, al punto que si se usara por los próximos 30.000 millones de años sólo perdería un segundo de precisión.

Su secreto reside en atrapar átomos con una red de luz láser menos profunda y más delicada que los relojes de red óptica anteriores. Esto redujo significativamente dos fuentes principales de error: los efectos de la luz láser que atrapa átomos y las colisiones entre átomos que chocan cuando están demasiado cerca unos de otros.

Los relojes atómicos anteriores usaban microondas para iluminar átomos, hacerlos “resonar” y calcular así un segundo; esta nueva generación de relojes usa luz de espectro visible, que tiene una mayor frecuencia de onda, y permite así contar un segundo con muchísima mayor precisión. Actualmente, por ejemplo, un segundo estándar se mide como 9.192.631.770 periodos de resonancia de un isótopo de cesio, el Cs-133.

“Este reloj es tan preciso que puede detectar pequeños efectos predichos por teorías como la relatividad general, incluso a escala microscópica”, dice Jun Ye, físico del NIST y JILA. “Está superando los límites de lo que se puede hacer con la medición del tiempo”.

La capacidad de observar los efectos de la relatividad general en una escala submilimétrica (igual al grosor de un cabello) permitirá cerrar la brecha entre el mundo cuántico y los fenómenos a gran escala descritos por la relatividad general, según el informe publicado en Physical Review Letters.

Además, tener un reloj atómico ultrapreciso también permitirá una navegación más precisa en el espacio.

“Si queremos hacer aterrizar una nave espacial en Marte con la máxima precisión, necesitaremos relojes que sean órdenes de magnitud más precisos que los que tenemos hoy en día en el GPS”, añade Ye. “Este nuevo reloj representa un paso importante en esa dirección”.

Según los investigadores, el nuevo reloj atómico también podrá contribuir de forma importante a la investigación sobre la materia y las energías oscuras. Además, los mismos métodos utilizados para atrapar y controlar átomos también podrían producir avances en el campo de la computación cuántica.