Reloj nuclear

Reloj nuclear

Opinión
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Las unidades naturales para medir el tiempo son el día, el mes lunar y el año,  estas han sido usadas desde hace miles de años. 


Las unidades naturales para medir el tiempo son el día, el mes lunar y el año,  estas han sido usadas desde hace miles de años.  El reloj es un instrumento desarrollado para medir inicialmente lapsos de tiempo menores que las unidades naturales y los primeros relojes de agua -llamado clepsidra- o de Sol datan de hace siglos y fueron inventados en Egipto. El primer reloj mecánico fue desarrollado en Europa alrededor del año 1,300. De ser un instrumento público colocado con orgullo en torres e iglesias de toda ciudad importante, pasó a ser un instrumento privado con los relojes de salón, de buró, de bolsillo y de pulsera, y de allí pasó a ser un instrumento de lujo que actualmente está siendo sustituido por los teléfonos celulares.


La precisión de estos instrumentos ha sido clave en su desarrollo y esto se refleja en la precisión con que definimos la unidad básica de tiempo que es el segundo. Anteriormente el segundo se definía como la fracción 1⁄31,556,925.9747 de la duración que tuvo el año solar medio entre los años 1750 y 1890 o como la 1/86,400 parte del día solar medio.  Este número: 86,400; se obtiene de multiplicar 24 horas por 60 minutos y por 60 segundos. Actualmente usando relojes atómicos el segundo se define como la duración de 9,192,631,770 oscilaciones de la radiación emitida en la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del isótopo 133 del átomo de cesio (133Cs), a una temperatura de cero grados Kelvin. Estos relojes son tan precisos que tienen un margen de error de solo un segundo cada 52 millones de años. Su principio de operación se basa en las transiciones electrónicas en el espectro óptico, ultravioleta o de microondas de algunos átomos. 


Acaba de ser publicado por un grupo de investigadores alemanes un artículo en la prestigiada revista Nature (J. Thielking et al., “Laser spectroscopic characterization of the nuclear-clock isomer 229mTh”, Nature, 2018; 556 (7701) presentando sus resultados acerca de la caracterización de un reloj nuclear. En este caso el principio de operación del reloj son las vibraciones nucleares de átomos de Torio. Los investigadores del “Physikalisch-Technische Bundesanstalt” descubrieron que los núcleos del átomo de Torio tienen una singular propiedad; su capacidad de ser excitados con luz ultravioleta. De este modo encontraron que un reloj óptico-nuclear oscila con mayor precisión que cualquier reloj atómico.


Podemos ver cómo la historia de la medición del tiempo ha llevado a los humanos a considerar primeramente ciclos naturales como el año, en donde la referencia está en las lejanas estrellas y constelaciones que vemos en las noches, posteriormente las regularidades para medir el tiempo se obtuvieron de instrumentos mecánicos como péndulos y resortes, más tarde los humanos descubrieron las vibraciones de algunos cristales como el cuarzo que fueron también usadas como referencia para medir el tiempo, y posteriormente con mayor precisión, las vibraciones en las transiciones electrónicas atómicas. Sin embargo actualmente la referencia para medir el tiempo está en las vibraciones de los núcleos de los átomos. Siguiendo esta tendencia no sería descabellado que alguien pudiera pensar que el próximo siglo los más precisos relojes estarán basados en las vibraciones de neutrones o protones.