Un equipo de investigadores dirigido por científicos de JILA, un instituto conjunto del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés), anunció hoy un reloj nuclear y publicó sus hallazgos en Nature.
Es un hito en la ciencia y la tecnología, ya que se trata de una forma de medición del tiempo duradera por siglos y precisa, ya que que marca el paso del tiempo a través de señales diminutas desde el núcleo de un átomo.
“El reloj atómico funciona con luz láser en el rango infrarrojo, que se utiliza para excitar los átomos de estroncio. Sin embargo, nuestros núcleos atómicos de torio necesitan radiación en el rango ultravioleta”, explica Thorsten Schumm, profesor de la Universidad Tecnológica de Viena y autor principal del estudio. “Por lo tanto, necesitamos un modo de convertir las frecuencias infrarrojas en frecuencias ultravioleta, de forma similar a una transmisión mecánica que convierte una frecuencia de rotación lenta en una rotación más rápida mediante engranajes adecuados”.
“Imagínese un reloj de pulsera que no perdería un segundo incluso si lo dejara funcionando durante miles de millones de años”, dijo Jun Ye, físico del NIST y JILA, en un comunicado del NIST. “Aunque todavía no hemos llegado a ese punto, esta investigación nos acerca a ese nivel de precisión”.
Los relojes ordinarios, como los de su reloj de pulsera, usan un oscilador de cristal de cuarzo para mantener el tiempo; Los cristales vibran a frecuencias específicas que miden el paso del tiempo, de forma similar a un péndulo en un reloj de pie.
Para el reloj nuclear se utilizaron pulsos láser infrarrojos ultracortos compuestos por una serie de frecuencias infrarrojas diferentes. La distancia entre dos frecuencias vecinas es siempre la misma, como la distancia entre los dientes de un peine, por lo que también se denomina “peine de frecuencias”. Este peine de frecuencias de luz infrarroja incide sobre un gas xenón, y los átomos de xenón reaccionan a la luz infrarroja produciendo luz ultravioleta de una forma muy predecible y precisa.
El reloj nuclear también sería menos ruidoso que un reloj atómico, ya que su funcionamiento no depende de la medición de electrones, que pueden ser acosados y perturbados por campos electromagnéticos errantes. Pero para conseguir que un núcleo produzca los saltos de energía necesarios para medir el tiempo, los científicos generalmente tienen que hacer estallar el núcleo con un tipo de rayos X específicamente diseñado. Es por eso que el reloj recién descrito funciona con torio, cuyo núcleo solo requiere luz ultravioleta para realizar saltos de energía.
