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martes, 29 de noviembre de 2016

Les presento el reloj atómico más estable del mundo.

Los científicos que trabajan en el Instituto Nacional de estándares y tecnología han desarrollado un nuevo tipo de reloj atómico. Este es el reloj más estable y coherente en el mundo y ayudará a los científicos que estudian las constantes fundamentales del universo.
 
N. Phillips/NIST

Mientras que la mayoría de los relojes atómicos se basan en átomos de cesio, este nuevo reloj se basa en un entramado de átomos de iterbio. El Iterbio se utiliza a menudo en los relojes atómicos más precisos ya que cuenta con la estabilidad más alta de cualquier material.

Cuando se trata de relojes atómicos, la estabilidad se refiere a que tan consistente es la sincronización de cada tick del reloj. Iterbio ticks trillones de veces por segundo y cada una de esos ticks tiene que ser increíblemente preciso. Si algunos son demasiado rápidos mientras que otros son demasiado lentos,  reduce la precisión del reloj. Aunque las diferencias se anulan en la escala de segundos o minutos,  pequeñas fluctuaciones podrían hacer el reloj menos efectivo en una escala de milisegundos o nanosegundos.


El iterbio es altamente estable, por lo que los relojes atómicos de iterbio son precisos más allá de la escala de nanosegundos, hasta la escala picosegundo y femtosegundo (1/1,000,000,000,000,000th de segundo). Pero los científicos del NIST querían ir aún más lejos.

Cero tiempo muerto

Los relojes atómicos trabajan midiendo cuidadosamente la tasa en la cual los átomos pueden moverse de su estado de bajo consumo de energía a su estado de alta energía. El reloj cuidadosamente templa un láser para emitir luz en exactamente esa misma frecuencia, y por eso la frecuencia de medición del reloj puede decir la hora.
 
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Sin embargo, uno de los problemas con los relojes atómicos es el "tiempo muerto". Los relojes atómicos  alternan períodos de ajuste con períodos de tiempo muerto, donde los átomos de la muestra se preparan para otra medición. Durante los períodos de tiempo muerto, pequeñas fluctuaciones en el láser pueden deshacerse de la medida un poco, haciendo el reloj menos preciso.

Para evitar esto, los científicos del NIST desarrollaron lo que llaman un doble reloj, que coordina dos relojes atómicos separados. Los relojes alternan su tuning y el tiempo  muerto para que uno de los láseres pueda siempre ser sintonizado en cualquier momento. Esto elimina el problema del tiempo muerto.

Los científicos del NIST creen que su nuevo diseño de reloj puede ser utilizado para hacer relojes atómicos más pequeños, más portables en el futuro. Actualmente, el reloj combinado del NIST es más grande que uno normal, pero los dos relojes pueden compartir muchos componentes, reduciendo su tamaño. Además, el reloj se puede hacer más simple sin reducir considerablemente su precisión, que también permitiría relojes atómicos más pequeños.

Tales relojes atómicos de miniatura podrían ser enviados en el mundo precisamente para asignar el campo gravitacional de la tierra, o se podrían enviar en avión o en el espacio para poner a prueba la relatividad general. En definitiva, esta tecnología podría utilizarse para conseguir relojes atómicos más pequeños, más baratos y más estables en las manos de los científicos, que pueden usar estos relojes para hacer más descubrimientos científicos.

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