Si pensabas que los relojes atómicos eran el pináculo de la precisión, los nuevos relojes nucleares están aquí para desafiar esa idea. Los relojes atómicos, como el que mide las vibraciones del cesio-133, solo pierden unos pocos segundos cada miles de millones de años. Pero los científicos no están satisfechos con eso. En su búsqueda de mayor exactitud, han desarrollado el primer prototipo de reloj nuclear, que podría llevarnos a una era de comunicaciones y tecnología aún más rápidas y confiables.
¿Cómo funciona un reloj nuclear?
A primera vista, un reloj nuclear parece similar a un reloj atómico, pero hay una diferencia fundamental: mientras los relojes atómicos miden las vibraciones de átomos completos, los relojes nucleares se enfocan solo en el núcleo del átomo. Es como si pasáramos de contar el tiempo con el latido de un tambor a medir los diminutos pulsos de un reloj suizo. El núcleo de un átomo es 100.000 veces más pequeño que el átomo completo, por lo que puede proporcionar «tics» más rápidos y, por lo tanto, dividir el segundo en partes aún más pequeñas.
En ambos tipos de reloj, las «vibraciones» son causadas por partículas que cambian entre dos estados cuánticos cuando son golpeadas por un láser de frecuencia específica. Sin embargo, los relojes nucleares normalmente requerirían láseres mucho más potentes que los atómicos. Afortunadamente, un átomo llamado torio-229 tiene dos estados cuánticos muy cercanos en nivel de energía, lo que permite que estos cambios se realicen con un láser ultravioleta menos potente.
El primer prototipo de reloj nuclear
Este año, un equipo de investigadores en JILA logró por primera vez medir con precisión la diferencia de energía entre estos estados en el torio-229 y cambiar entre ellos utilizando un láser ultravioleta. Basándose en este trabajo, el equipo ha construido el primer prototipo de reloj nuclear. El sistema utiliza pulsos de láser infrarrojo sobre gas de xenón para generar luz ultravioleta, que luego se dirige a los núcleos de torio suspendidos en un pequeño cristal, excitando los protones y neutrones en su interior. Un «peine de frecuencia óptica» cuenta los ciclos de onda UV para realizar mediciones ultra-precisas del tiempo.
Aunque el prototipo no es aún más rápido que los relojes atómicos más precisos del mundo, los científicos consideran este desarrollo un importante paso adelante. Según Thorsten Schumm, uno de los autores del estudio, “todo lo que queda por hacer es trabajo de desarrollo técnico, sin más obstáculos importantes a la vista”.
¿Por qué deberíamos preocuparnos por un reloj aún más preciso?
Es una buena pregunta. ¿Por qué necesitamos una precisión que parece más allá de lo que cualquiera de nosotros podría notar? Bueno, la respuesta radica en la tecnología que utilizamos todos los días. En mi opinión, si los relojes nucleares logran superar a los atómicos, podríamos ver mejoras significativas en áreas como el GPS, internet y otros sistemas de comunicación. Imagina GPS aún más precisos que puedan distinguir entre dos puntos a solo centímetros de distancia, o internet más rápido y fiable que nunca.
Además, estos relojes podrían ser más portátiles y estables, lo que abriría la puerta a nuevas aplicaciones. Por ejemplo, podrían ayudar a los científicos a estudiar los fundamentos de la física o incluso buscar materia oscura.
Si bien puede que no notes la diferencia en tu reloj de pulsera mañana, la llegada de los relojes nucleares podría tener un impacto significativo en tecnologías que usamos constantemente. Aquí, en WWWhatsnew.com, seguiremos de cerca estos avances porque creemos que cada paso hacia una precisión mejorada es también un paso hacia un futuro más conectado e inteligente.