¿Que hora es? ¡Es hora del reloj más preciso del mundo!

2016-03-03
Esa es la trampa de iones del reloj de iterbio de iones únicos del PTB. PTB

Si cree que su reloj Apple es lo mejor en cronometraje, piénselo de nuevo. Los científicos del Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) de Alemania acaban de publicar un artículo en la revista Physical Review Letters sobre el dispositivo de cronometraje más preciso de la historia. Supera a los campeones anteriores, los relojes atómicos, por un amplio margen. De hecho, el nuevo reloj de iones únicos es tan preciso que puede obligarnos a redefinir qué es un "segundo".

Para comprender el reloj de iones únicos, debe comprender su predecesor , el reloj atómico. Los científicos han pasado mucho tiempo observando átomos. Han descubierto que los electrones de un átomo hacen muchas cosas predecibles y detectables cuando saltan de un nivel de energía a otro en un átomo (¿recuerdas esas nubes de electrones que tenías que dibujar en la escuela?). En un reloj atómico, los átomos se ven obligados a permanecer relativamente quietos y luego explotados con energía de una frecuencia conocida (como láseres o microondas). Los electrones se mueven como resultado de esta explosión de energía y el reloj cuenta esos movimientos. El reloj sabe cuánto tiempo ha pasado combinando dos cosas conocidas (el comportamiento de los electrones y las propiedades de la explosión de energía) para descubrir una cosa desconocida (cuánto tiempo ha pasado).

La precisión en el cronometraje se mide por la precisión con la que la longitud de cada 'tick' coincide con la longitud de todos los demás 'tick'. La forma de cronometraje del reloj atómico es tan precisa que nuestra definición actual de lo que es un 'segundo' proviene de los mejores relojes atómicos que existen actualmente: los relojes atómicos de cesio. Los científicos miden la precisión del reloj por su nivel de incertidumbre sistemática, que es un tipo de tasa de error.

El reloj de iones únicos de los alemanes marca el ritmo del reloj atómico en ese punto. Su incertidumbre sistemática es de 3 x 10 -18 . Eso es 100 veces mejor que un reloj atómico de cesio, una precisión que los científicos han estado tratando de lograr desde que el físico Hans Dehmelt dijo que era posible en 1981.

El reloj de ion único PTB utiliza Yb +, un ion de iterbio, pero hay proyectos de investigación en el Reino Unido y China sobre relojes de ion único basados ​​también en otros iones, como Sr +, Ca + y Al +.

El Dr. Christian Tamm, que trabaja con los relojes ópticos en PTB, nos dijo por correo electrónico: "Cada uno de estos sistemas de iones tiene ventajas y desventajas particulares con respecto al potencial de precisión y la complejidad técnica".

Tamm agrega, "Yb + parece tener un potencial de alta precisión que desafía a Al +, pero tal vez un reloj basado en Yb + sea más fácil de realizar y optimizar".  

Este descubrimiento tiene implicaciones mucho mayores que simplemente asegurarse de llegar a tiempo para su próxima competencia de natación. El cronometraje súper preciso tiene un gran impacto en el GPS e incluso en Internet. PTB espera usar su reloj para probar teorías físicas.

Ahora eso es genial

¡Algunos científicos piensan que los relojes atómicos podrían usarse para buscar materia oscura!

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