Así es el reloj atómico más preciso del mundo, diseñado por un estudiante de posgrado

La precisión en la medición del tiempo ha alcanzado un nuevo hito con el desarrollo del reloj atómico más preciso del mundo, un proyecto liderado por un equipo de investigadores del JILA, en colaboración con el National Institute of Standards and Technology (NIST) y la Universidad de Colorado Boulder. En el corazón de este avance se encuentra Alexander Aeppli, un estudiante de posgrado que ha desempeñado un papel clave en la creación de este reloj. Este dispositivo no solo redefine los estándares de la medición temporal, sino que también abre nuevas posibilidades en campos como la exploración espacial, la física cuántica y la teoría de la relatividad.

El reloj atómico desarrollado por Aeppli y su equipo utiliza átomos de estroncio, en lugar de los tradicionales átomos de cesio, lo que permite una frecuencia de oscilación significativamente más alta. Mientras que los átomos de cesio vibran 9.192.631.770 veces por segundo, los átomos de estroncio alcanzan una increíble cifra de 429 billones de oscilaciones por segundo. Esta alta frecuencia es clave para la precisión del reloj, ya que permite medir fracciones de tiempo extremadamente pequeñas.

El reloj se basa en una técnica llamada "red óptica", que utiliza láseres para atrapar átomos de estroncio en una especie de "malla de luz". Este sistema permite mantener los átomos en un estado estable, minimizando los errores que podrían producirse por colisiones entre ellos o por las interferencias de la luz láser. La novedad introducida por Aeppli y su equipo fue hacer que la trampa de luz es aún más suave y delicada, lo que reduce aún más las fuentes de error, permitiendo alcanzar una precisión sin precedentes.

Alexander Aeppli, un joven físico del equipo de Jun Ye en JILA, ha sido una figura fundamental en este proyecto. Como estudiante de posgrado, Aeppli ha centrado sus esfuerzos en mejorar la estabilidad del reloj mediante el ajuste preciso de los láseres que controlan la "trampa" donde los átomos de estroncio son mantenidos. Su trabajo ha sido crucial para reducir los errores que afectan a los relojes atómicos ópticos tradicionales, lo que ha permitido que el reloj sea preciso hasta el nivel de una parte en 10 quintillones, es decir, el reloj solo perdería un segundo cada 30 mil millones de años.

El proyecto, descrito en la revista Physical Review Letters, ha establecido un nuevo récord de precisión y ha demostrado la capacidad de este reloj para detectar efectos de la teoría de la relatividad a escalas increíblemente pequeñas. Aeppli ha destacado la importancia de la colaboración en el proyecto, mencionando que aunque el reloj es un sistema complejo y de múltiples componentes, es en los pequeños detalles donde radica su éxito.

El avance en la precisión de los relojes atómicos tiene implicaciones que van mucho más allá de la medición del tiempo. Uno de los campos que más se beneficiará de esta tecnología es la exploración espacial. Según Aeppli y su equipo, los sistemas de navegación en misiones a planetas lejanos como Marte requieren niveles de precisión temporal extremadamente altos. Los errores en el tiempo, por pequeños que sean, pueden traducirse en desvíos considerables en el espacio, lo que hace que estos relojes sean esenciales para futuros aterrizajes precisos en otros cuerpos celestes.

Además, el reloj atómico permite estudiar fenómenos como la gravedad a escalas microscópicas. El reloj es tan preciso que puede detectar variaciones en el flujo del tiempo causadas por la gravedad en distancias tan pequeñas como el grosor de un cabello humano. Esto proporciona una herramienta sin precedentes para probar la teoría de la relatividad general de Einstein y explorar la interacción entre la relatividad y la física cuántica, dos pilares fundamentales pero aún incompatibles de la física moderna .

El desarrollo del reloj atómico más preciso del mundo, con la participación central de Alexander Aeppli, no solo representa un logro monumental en la ciencia de la medición del tiempo, sino que también subraya el impacto que los jóvenes investigadores pueden tener en proyectos de alta complejidad. Con su capacidad para mejorar la precisión de los relojes atómicos y aplicar estos avances a áreas como la exploración espacial y la física cuántica, Aeppli y su equipo han abierto nuevas puertas para la investigación y la tecnología del futuro.