Categorías: Tecnología

¿Qué es el reloj atómico? ¿Cómo funcionan los relojes atómicos? ¿Cuáles son sus características?

Advertisement

¿Qué es un reloj atómico? ¿Cuáles son las características de los relojes atómicos? Información sobre cómo funcionan los relojes atómicos, cómo medir el tiempo con átomos.

Con un error de solo 1 segundo en hasta 100 millones de años, los relojes atómicos se encuentran entre los dispositivos de cronometraje más precisos de la historia.

9,192,631,770 oscilaciones

Los relojes atómicos están diseñados para medir la longitud precisa de un segundo, la unidad base del cronometraje moderno. El Sistema Internacional de Unidades (SI) define el segundo como el tiempo que tarda un átomo de cesio-133 en un estado definido con precisión para oscilar exactamente:

9 mil millones, 192 millones, 631 mil, 770 veces. La definición oficial proporciona más detalles: “El segundo es la duración de 9,192,631,770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133. Esta definición se refiere a un átomo de cesio en reposo a una temperatura de 0 grados Kelvin «.

Principio de funcionamiento de los relojes atómicos

En un reloj atómico, las oscilaciones naturales de los átomos actúan como el péndulo en un reloj de abuelo. Sin embargo, los relojes atómicos son mucho más precisos que los convencionales porque las oscilaciones atómicas tienen una frecuencia mucho más alta y son mucho más estables.

Advertisement

Hay muchos tipos diferentes de relojes atómicos, pero generalmente comparten el mismo principio de funcionamiento básico, que se describe a continuación:

Calor, paquete y clasificación

Primero, los átomos se calientan en un horno y se agrupan en una viga. Cada átomo tiene uno de los dos estados de energía posibles. Se les conoce como niveles hiperfinos, pero llamémoslos estado A y estado B.

Un campo magnético luego elimina todos los átomos en el estado B del haz, por lo que solo quedan átomos en el estado A.

Irrigar y contar

Los átomos del estado A se envían a través de un resonador, donde se someten a radiación de microondas, lo que hace que algunos de los átomos cambien al estado B. Detrás del resonador, los átomos que aún están en el estado A son eliminados por un segundo campo magnético. Un detector luego cuenta todos los átomos que han cambiado al estado B.

Sintonizar y medir

El porcentaje de átomos que cambian su estado mientras pasa a través del resonador depende de la frecuencia de la radiación de microondas. Cuanto más sincronizado está con la frecuencia de oscilación inherente de los átomos, más átomos cambian de estado.

El objetivo es sintonizar perfectamente la frecuencia de microondas a la oscilación de los átomos, y luego medirla. Después de exactamente 9,192,631,770 oscilaciones, una segunda ha pasado.

¿Qué precisión tienen los relojes atómicos?

La precisión de los relojes atómicos varía y mejora constantemente. Con un error esperado de solo 1 segundo en aproximadamente 100 millones de años, el NIST-F1 en Boulder, Colorado, es uno de los relojes más precisos del mundo.

Advertisement

Se llama reloj de la fuente de cesio, donde los láseres concentran los átomos en una nube, los enfrían y luego los lanzan hacia arriba. Este método reduce la velocidad de los átomos, lo que permite un período de medición más largo y una aproximación más precisa de la frecuencia natural de los átomos.

Relojes opticos

Los científicos están desarrollando actualmente un dispositivo que es aún más preciso que los relojes atómicos actuales. El reloj atómico óptico utiliza la luz en el espectro visible para medir las oscilaciones atómicas. La frecuencia de resonancia de los rayos de luz es aproximadamente 50,000 veces mayor que la de la radiación de microondas, lo que permite una medición más precisa. La desviación esperada del nuevo reloj óptico es de 1 segundo en 15 mil millones de años.

¿Por qué necesitamos relojes atómicos?

Unos 400 relojes atómicos en todo el mundo contribuyen al cálculo del Tiempo Atómico Internacional (TAI), uno de los estándares de tiempo utilizados para determinar el Tiempo Universal Coordinado (UTC) y los tiempos locales en todo el mundo.

Los sistemas de navegación por satélite como GPS, GLONASS y Galileo también se basan en mediciones de tiempo precisas para calcular las posiciones con precisión.

Entradas recientes

  • Frases célebres

Frases de Anne Roiphe – Las mejores Citas de Anne Roiphe

¿Cuáles son las famosas frases, citas de Anne Roiphe? Las mejores frases, citas de Anne…

8 horas hace
  • Frases célebres

Frases de Anne Stevenson – Las mejores Citas de Anne Stevenson

¿Cuáles son las famosas frases, citas de Anne Stevenson? Las mejores frases, citas de Anne…

8 horas hace
  • Frases célebres

Frases de Anne Truitt – Las mejores Citas de Anne Truitt

¿Cuáles son las famosas frases, citas de Anne Truitt? Las mejores frases, citas de Anne…

8 horas hace
  • Frases célebres

Frases de Anne Tyler – Las mejores Citas de Anne Tyler

¿Cuáles son las famosas frases, citas de Anne Tyler? Las mejores frases, citas de Anne…

8 horas hace
  • Frases célebres

Frases de Anne Sullivan – Las mejores Citas de Anne Sullivan

¿Cuáles son las famosas frases, citas de Anne Sullivan? Las mejores frases, citas de Anne…

8 horas hace
  • Frases célebres

Frases de Emily Dickinson – Las mejores Citas de Emily Dickinson

¿Cuáles son las famosas frases, citas de Emily Dickinson? Las mejores frases, citas de Emily…

8 horas hace