Reloj atómico, ¿cómo funciona?

El reloj atómico no se retrasa ni un segundo, sería necesario que pasaran unos 300 millones de años para que esto suceda.

Es uno de los aparatos más precisos, el reloj atómico o reloj que se basa en oscilaciones energéticas de átomos de cesio; suele atrasar o adelantar 1 segundo c/300 millones de años. Esta exactitud es fundamental para la sincronización de relojes oficiales, el posicionamiento por GPS y ciertos estudios científicos.

Por lo general, el reloj que usa átomos de cesio -133 es uno de los más comunes, tiene en su núcleo los mismos protones que este; pero una cantidad diferente de neutrones, es decir, un isótopo del cesio.

Para hacer una rápida explicación sobre este reloj, te lo explicamos a continuación: el reloj atómico lo que hace es, generar una alteración de los estados energéticos en los átomos de cesio a través de un bombardeo de microondas y la realización de un cálculo del tiempo; que tardan tales campos energéticos. Dicho proceso es repetido, microondas que se emite en distintas frecuencias.

¿Qué es la frecuencia normal de resonancia de átomo del cesio? Se trata de la frecuencia que descompone el estado de mayor cantidad de átomos y extiende su absorción de radiaciones, además de utilizarse para hacer la definición del segundo.

Equivale a 9.192.631.770 períodos de átomo del isótopo de cesio -133. Los períodos corresponden a un canje de energía atómico. La gran cantidad de ciclos detectados en 1 segundo, ofrece una idea bastante cercana de la precisión extrema de la medida; explicando que estos aparatos sean muy importantes para tecnologías que necesitan una exactitud óptima, por ejemplo: las tecnologías relativas a las mediciones astronómicas y el GPS.

Reloj atómico en el espacio

la nasa el día 24 de junio del año 2019 lanzó en un Falcón Heavy un novedoso reloj atómico en órbita. El Laboratorio de Propulsión a Chorro (NASA), fue el encargado de desarrollar el Deep Space Atomick Clock. Se trata de una versión más reciente y actualizada, de los relojes atómicos utilizados en nuestro planeta y para aquellos relojes en satélites que se encargan de proporcionar GPS. Esto según una publicación del sitio Live Science.

¿Qué hará esta actualización del reloj atómico? Permitirá que sea más autónoma la navegación de la nave espacial hasta objetos que se encuentran apartados en el espacio. La máxima exactitud al medir la posición que tiene la nave espacial que esperan obtener los científicos con él, facilitará la navegación por cuenta propia de las naves (a través del espacio obscuro), sin necesidad de conectarse con nuestro planeta. Según lo explicado por la NASA a través de un comunicado, esto representaría un gran avance a la manera en que la nave espacial, realiza actualmente su viaje en el espacio.

Este tipo de reloj utiliza diferentes elementos: estroncio, cesio, aluminio, hidrógeno, mercurio, etc. Sin embargo, los más exactos son los de estroncio y de cesio. En Colorado, Estados Unidos se ubican tres sobre el planeta Tierra, existen centenares de estos relojes que están activos. Gracias a sus medidas precisas han facilitado la creación del TAI (Tiempo Atómico Internacional) que se utiliza en toda la Tierra.

¿Cómo funciona el reloj atómico?

Para explicar el funcionamiento de un reloj atómico tomaremos como ejemplo uno de cesio, el cual se trata de una estructura de tubo vacío, dispuesta por diferentes elementos. El inicio se realiza a través de una fuente de dichos átomos, los cuales se ubican en niveles de energía distintos.

  • La radiación de microondas en la cámara de microondas se emite en una frecuencia exacta para permitir que los átomos que ingresen, obtengan un estado agitado de energía.
  • Láser A: a través de un láser pasan los átomos de cesio, el cual permite reducir al mínimo los niveles de energía.
  • Las elevadas frecuencias microondas son reconocidas por el divisor de frecuencia, esto simplifica el recuento.
  • Imanes: en la cámara de microondas hay varios imanes en cada uno de sus lados. El primer imán, permite garantizar que sólo ingresen a la cámara de microondas átomos con baja energía. Por otra parte, el segundo imán se encarga de enviar al detector los átomos recargados a causa del impacto generado por las microondas.
  • En cuanto a la repetición de las microondas, ésta cambia por el servomecanismo para colocar la mayor cantidad de átomos de cesio posibles en estado de exaltación, de tal manera que eleve la intensidad del signo luminoso.
  • Segundo láser: otro láser (B) logra que emitan luz los átomos que están en estado de excitación de energía.
  • Por último, el detector: se ubica en el tubo vacío al final, se encarga de captar la emisión de fotones por la elevación de los átomos.

Primer reloj atómico

La construcción del primer reloj atómico en la historia del planeta se hizo en 1949. Harold Lyons fue quien se encargó de diseñarlo para el NIST (Instituto Nacional de Patrones y Tecnología de Estados Unidos). Los relojes de este tipo tienen la capacidad de medir en attosegundos (trillonésima fracción de 1 segundo) el tiempo. 1 attosegundo es igual a 0,000000000000000001 segundos.

¿Es posible adquirir un reloj atómico de pulsera?

Un reloj atómico siempre requiere está en espacios con una temperatura fría y que le brinden estabilidad, debido a que está es la única manera de garantizar su precisión. De igual manera, es fundamental decir que tener un reloj atómico, no es sencillo para cualquier persona. ¿Por qué? No es un tipo de reloj que puedas ir por él a cualquier tienda y luego llevarlo a casa. El costo es bastante elevado y requiere de un mantenimiento especial.

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