Qué es y para qué sirve un reloj atómico, explicado de forma sencilla

Un reloj atómico es el reloj más preciso que conocemos, pero en pocos sitios explican por qué se llama atómico o cómo funciona.

Así que nosotros hemos decidido tomar caras en el asunto e intentar explicarlo de forma sencilla sin entrar en detalles complicados, pero contando las bases científicas y explicando por qué un reloj atómico es tan preciso que jamás veremos uno retrasarse ni en nuestra vida ni en la de nuestro sistema solar.

Es esta precisión sin precedentes la que hace del reloj atómico el mejor sistema para medir tiempo, y es el motivo por el que no sólo se utilizan en investigación, donde son fundamentales como ya veremos, sino que también se emplean para mantener todos los relojes oficiales sincronizados al segundo o incluso con mayor precisión.

Cómo funciona un reloj atómico y por qué se llama atómico

reloj atómico

Un reloj atómico, como uno puede imaginarse, funciona con átomos; en teoría sólo se necesita uno para construir un reloj atómico. La idea de estos relojes se basa en explotar las propiedades de ciertos niveles atómicos. Estos niveles atómicos son inestables y cuando se excita un electrón a estos, al cabo de un tiempo acaban “bajando” a otro estado estable. La energía que se libera en forma de radiación, tiene unas propiedades únicas que quedan definidas por los niveles entre los que salta el electrón.

De hecho esta precisión (que viene dada de forma fundamental, no por los instrumentos de medida) es tan grande que la frecuencia de vibración de esta radiación emitida es lo que se utiliza en un reloj atómico como “patrón universal” ya que definidos los niveles y el tipo de átomo, esta frecuencia de vibración es siempre idéntica en cualquier parte del universo. Tan universal es esta propiedad que el resto de unidades de tiempo se miden en función de estas vibraciones, como se puede leer en Wikipedia:

Un segundo es 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 0 K

La importancia y utilidad de los relojes atómicos en investigación

einstein

Tener un reloj atómico de tal precisión puede hacer un “overkill”, pero la realidad es que para investigación esa precisión es muy valiosa. Y no solo hablamos de cronometrar tiempos de reacción en química o para medir cualquier otro tipo de experimento en el que el tiempo juegue un papel importante, como los PTA para encontrar ondas gravitacionales. Un reloj atómico es útil para medir variaciones en la velocidad del tiempo, veréis.

Uno de los experimentos más famosos que es solo posible utilizando un reloj atómico es el de mandar aviones en direcciones opuestas alrededor de la Tierra y ver la diferencia de tiempos, comprobando así que la relatividad especial se cumple. Otro, también relacionado con Einstein pero esta vez con la relatividad general, consiste en colocar un reloj atómico en el sótano de un rascacielos y otro en el techo y ver la diferencia entre ambos. Para estas cosas es crucial tener una precisión como la que solo un reloj atómico puede darnos.

Los relojes atómicos nunca llegarán a nuestras muñecas

relojatomico

El único problema de los relojes atómicos es que requieren de entornos muy estables y temperaturas muy frías para una óptima precisión. Además de eso la precisión que hemos alcanzado con los relojes actuales hace que un reloj atómico para todo el mundo no sea una cosa con un gran mercado o perspectivas de venta masiva. Sin embargo, y vemos esto constantemente, existe en el mundo un montón de gente que no sabe qué hacer con su dinero.

Quizás esta gente sí este dispuesta a pagar el desorbitado precio que podría costar un reloj atómico preciso de muñeca, simplemente para poder decir que tienen algo “único”, para el resto de los mortales el reloj atómico seguirá por siempre siendo una conquista tecnológica como especie y un instrumento para saber más y saber mejor cómo es el universo en el que vivimos.