Investigadores del instituto de investigación JILA, en Estados Unidos, han desarrollado un nuevo reloj atómico basado en la luz que es tan preciso que puede medir los efectos más diminutos, tal como lo predice la teoría de la relatividad general de Einstein.
Este avance podría llevar a una definición más precisa del segundo y, según un comunicado de prensa de la organización, incluso al descubrimiento de nuevos depósitos minerales subterráneos.
Tradicionalmente, los relojes atómicos utilizan microondas para determinar la duración de un segundo. Sin embargo, se ha demostrado que iluminar átomos con luz visible permite un conteo mucho más preciso del segundo, dado que las ondas de luz tienen una frecuencia más alta.
Los relojes atómicos basados en luz, o relojes ópticos, podrían perder un segundo en 30 mil millones de años en comparación con los relojes basados en microondas. No obstante, para alcanzar esta precisión, los relojes necesitan medir fracciones extremadamente pequeñas del segundo.
En lugar de utilizar un haz de luz visible, los investigadores de JILA emplearon una red de luz, también conocida como una trampa óptica, para medir decenas de miles de átomos simultáneamente. Esto proporcionó al reloj atómico más datos para llegar a una medición precisa del segundo.
Aunque el enfoque de la trampa óptica se ha utilizado antes, los investigadores de JILA adoptaron un enfoque relativamente más suave para realizar sus mediciones. Esto ayudó a reducir dos fuentes de error: el láser que mide los átomos y el efecto de los átomos al chocar entre sí cuando están empaquetados densamente.
Según la teoría de la relatividad general de Einstein, la gravedad afecta al tiempo, y un campo gravitatorio más fuerte resulta en un paso del tiempo más lento. El reloj desarrollado por JILA es lo suficientemente sensible para detectar el efecto de la gravedad en la medición del tiempo a una escala submilimétrica.
Los investigadores observaron los cambios sutiles en el flujo del tiempo debido a la gravedad al elevar o bajar el reloj, incluso a pequeñas distancias. «Está empujando los límites de lo que es posible con la medición del tiempo», afirmó Jun Ye, físico de JILA y NIST.
Los beneficios del diseño del reloj van más allá de estas mediciones y se adentran en el ámbito cuántico. Los ordenadores cuánticos manipulan las propiedades de átomos y moléculas para realizar cálculos complejos. Dado que el reloj de JILA puede hacer mediciones precisas, los investigadores planean utilizarlo en el ámbito microscópico, donde las teorías de la relatividad general y la mecánica cuántica se intersectan, para medir las distorsiones en el flujo del tiempo a escalas distorsionadas por la gravedad.
