Un equipo internacional de científicos trabaja en la construcción de un reloj con un margen de imprecisión de una décima de segundo en 14.000 millones de años, según ha informado hoy el Instituto Tecnológico de Georgia (EE.UU.).
La precisión extrema de este reloj, cien veces superior a la de los actuales atómicos, proviene del núcleo de un solo ion de torio, añade un artículo que publicará la revista Physical Review Letters.
Además de los físicos del Instituto Tecnológico de Georgia, en Alabama, participan en el proyecto físicos de la Universidad de Nueva Gales (Australia), del Departamento de Física de la Universidad de Nevada, en un trabajo financiado en parte por la Oficina Naval de Investigaciones y la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU.
El reloj nuclear podría ser útil en ciertas formas de comunicaciones confidenciales y para el estudio de teorías fundamentales de la física.
Asimismo podría añadir precisión al sistema de posicionamiento global (GPS por su sigla en inglés), que se sustenta ahora en relojes atómicos.
Los relojes mecánicos emplean un péndulo que provee las oscilaciones con las que se mide el tiempo, minetras que los modernos son cristales de cuarzo los que proveen las oscilaciones de alta frecuencia que operan como una horquilla para afinar instrumentos musicales en lugar del antiguo péndulo.
La precisión de los relojes atómicos proviene de las oscilaciones de los electrones en los átomos inducidas por rayo láser.
Pero a estos electrones pueden afectarles los campos magnéticos y eléctricos, y por los relojes atómicos a veces pierden tiempo, una desviación de unos cuatro segundos durante la existencia del universo.
Pero los neutrones son mucho más pesados que los electrones y están agrupados con más densidad en el núcleo atómico de manera que son menos susceptibles que desviaciones por causas ambientales.
Según el artículo del Instituto Tecnológico de Georgia, para crear las oscilaciones los investigadores planifican el uso de un láser que opera en frecuencias de petaherzios -10 elevado a la 15 potencia, ó 1.000.000.000.000.000 oscilaciones por segundo- para incitar al núcleo de un ion de torio 229 a un estado energético más elevado.
La 'sintonización' de un láser que cree estos estados de energía más altos permitiría que los científicos fijen su frecuencia con mucha precisión, y esa frecuencia se usaría para marcar el tiempo.
Los diseñadores encaran otro problema: para que el reloj nuclear sea estable hay que mantenerlo a temperaturas muy bajas de apenas decenas de microkelvin (10 elevado a -6 grados Kelvin o -272 por 10 elevado a -6 grados centígrados).
Para producir y mantener tales temperaturas habitualmente los físicos usan un refrigerante del láser, pero en este sistema eso se presenta como un problema, porque la luz del láser también se usa para crear las oscilaciones que marcan el paso del tiempo.
Según el artículo, los investigadores incluyen un único ion de torio 232 con el de torio 229 que se usará en la marca del tiempo.
Al ion más pesado torio 232 lo afecta una frecuencia de onda diferente de la que afecta al torio 229, por los que investigadores enfriaron el ion más pesado y esto bajó la temperatura del ion 'reloj' sin afectar sus oscilaciones.
