Un nuevo reloj atómico podría elevar la precisión a un nivel insospechado

Los cronómetros más precisos del mundo son exactos hasta unas cuantas millonésimas de milmillonésimas de segundo, y ganan o pierden un segundo cada 20 millones de años. Un nuevo tipo de reloj atómico tiene la posibilidad de hacerlo mucho mejor, de tener una exactitud de un segundo de más o de menos en varias decenas de millones de años.

Los científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE UU han construido un reloj sintonizado a la freuencia en la que un único átomo de mercurio absorbe luz ultravioleta. Este avance podría permitir la investigación científica de preguntas tan abstractas como: '¿Cambian las leyes del tiempo con el tiempo?'. El reloj de mercurio aún no alcanza la exactitud de los relojes atómicos actuales, pero los investigadores del instituto dicen que trabajando más sobre él podría llegar a ser entre cien y mil veces más preciso.

Cada reloj consta de dos partes fundamentales: una que genera una corriente de tics a un ritmo constante -como los muelles de un reloj de péndulo, por ejemplo- y otra que cuenta estos tics y los convierte en segundos, minutos y horas. Cuanto más deprisa vaya el péndulo, más preciso es el reloj.

En los relojes atómicos, las oscilaciones de luz láser son como los movimientos del péndulo. La generación actual de relojes atómicos utiliza láseres que emiten microondas, sintonizados a 9.192.631.770 oscilaciones por segundo, la frecuencia exacta a la que las microondas son absorbidas por los átomos de cesio.

En principio, un reloj sintonizado a frecuencias más altas, las de los láseres ópticos, sería aún más preciso. Pero hasta ahora los científicos no tenían la segunda e imprescindible parte, un contador que pudiera estar a la par con los tics del láser óptico que se producen a una velocidad de 400 billones por segundo. 'Queremos contarlos todos', explica Scott A. Diddams, otro científico del NIST. 'Éste ha sido el problema permanente para fabricar un reloj óptico'.

Para resolver el problema del recuento, los científicos idearon una treta. Utilizaron un láser óptico pulsante, en el que cada impulso constaba exactamente de 532.361 oscilaciones. Aunque continuaban sin poder seguir la pista de las oscilaciones individuales de la luz, podían contar con facilidad los impulsos, cada uno de los cuales incluía 532.361 oscilaciones. Para sintonizar el láser, un único ión de mercurio, un átomo al que se le ha quitado un electrón, se enfrió hasta unas pocas milésimas de grado por encima del cero absoluto para reducir al mínimo el error que producen las vibraciones del calor. Los iones de mercurio absorben una frecuencia específica de luz ultravioleta.

Según los científicos, el ritmo de los tics que se producen en el reloj de mercurio es unas 20 veces más rápido que el de los relojes atómicos actuales. Esto no significa automáticamente que el nuevo reloj sea un cronómetro mejor. Los científicos están construyendo un segundo reloj de mercurio y llevarán a cabo experimentos para determinar cómo alteran la conducta del ión de mercurio los campos eléctricos y magnéticos y otras condiciones ambientales. También investigarán si otros átomos, como el del calcio, podrían ser más precisos aún que el de mercurio.

Aún faltan años para tener un reloj que esté listo para el control oficial del tiempo, pero entre sus ventajas estaría la de una mayor precisión en los sistemas de satélites de navegación. También permitiría a los físicos comprobar si algunas de las propiedades de las fuerzas atómicas, que ahora se cree que son constantes, van cambiando lentamente al irse expandiendo el universo.

Unos relojes más precisos podrían también permitir demostrar mejor la teoría de la relatividad general, según la cual el tiempo fluye con mayor lentitud bajo el influjo de la gravedad. Los relojes atómicos actuales ya pueden detectar cómo se acelera el tiempo cuando se los levanta a una altura de un metro, con lo que se reduce levemente la gravedad. Los nuevos relojes pueden ser capaces de detectar esto con una variación de sólo un centímetro.