La semana pasada dedicamos unos minutos a hablar del Leap Second,
un ajuste horario que tenía como consecuencia que un par de días al año
pudiesen tener 24 horas y un segundo. Este ajuste tenía su origen en la
discrepancia existente entre las referencias temporales que usamos
actualmente (los relojes atómicos) con respecto a la duración de los
días en base a la rotación de la Tierra (que sufre cambios y no siempre
es algo exacta). Los relojes atómicos, desde los años 60, rigen la hora
oficial en muchos países (en España por ejemplo fija la hora oficial el
reloj atómico del Real Instituto y Observatorio de la Armada en San Fernando)
pero desde hace varios años, los científicos han conseguido avanzar en
dispositivos de mucha más precisión, los relojes ópticos. Hasta la fecha
pocos eran los países que habían conseguido desarrollar este tipo de
relojes (concretamente seis) y, según se ha anunciado hoy mismo, China acaba de finalizar la construcción del suyo (convirtiéndose en el séptimo país en lograrlo).
Desde el año 1967, el Sistema Internacional de Unidades define al segundo como:
Un segundo es la duración de 9.192.631.770 oscilaciones de la radiación emitida en la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del isótopo 133 del átomo de cesio (133Cs), a una temperatura de 0 grados kelvin
Esta definición está basada en los relojes atómicos, unos
dispositivos que desde entonces marcan la hora oficial de muchos países y
sirven para gobernar sistemas de sincronización para muchos servidores
de la red (servidores NTP). Hasta esa fecha, el tiempo se medía mediante
un cálculo medio (a ochenta y seis mil cuatrocientosava parte de la
duración que tuvo el día solar medio entre los años 1750 y 1890), por
tanto, a mediados del siglo XX la medida del tiempo seguía sin ser algo
exacto. Realmente, aunque se ha avanzado mucho en este sentido y cada
vez podemos medir el tiempo con mayor precisión, hasta los relojes
atómicos tienen margen de error, muy pequeño pero no despreciable, y
conforme pasa el tiempo, el error acumulativo requiere ajustes para su
corrección.
En el año 2001, un equipo estadounidense fue el primero en medir con
mayor precisión el tiempo y desarrolló el primer reloj óptico de la
historia y para ello utilizó un prototipo de reloj basado en la
frecuencia óptica de un ion de mercurio refrigerado. Poco después, el
National Physical Laboratory británico (padres del primer reloj atómico)
multiplicaron por tres la precisión del reloj óptico estadounidense
utilizando iones de estroncio. Ahora, en pleno 2012, China ha anunciado
la fabricación de su primer reloj óptico utilizando un único ión de
calcio que es capaz de mantener una precisión tal que únicamente
introduciría un error de 1 segundo cada 10 millones de años.
El desarrollo ha corrido a cargo de la Academia de Ciencias de Hubei
y, para construir el dispositivo, utilizaron campos electromagnéticos
para capturar un ión de calcio y observar, durante unos quince días, el
movimiento atómico de los iones. ¿Observación? Pues sí, en vez de medir
la actividad atómica a nivel de microondas, los relojes ópticos se
encargan de medir dicha actividad en el rango del espectro óptico
(observando los fotones), reduciendo así el error entre 100 y 1.000
veces.
¿Y para qué puede servir un reloj tan preciso? Teniendo en cuenta que
el margen de error es de 1 segundo cada 10 millones de años, esta
precisión es de utilidad en múltiples ámbitos que van desde los Estados
(para fijar las horas oficiales), la industria de las Telecomunicaciones
(sincronía de equipos) hasta pasar, incluso, por la fabricación de
instrumentos de gran precisión.
Imagen: PTB
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