Científicos desarrollan un reloj atómico de estroncio que establece nuevos récords de precisión y estabilidad

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MADRID, 22 (EUROPA PRESS)

Un grupo de investigación dirigido por físicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés) del Gobierno estadounidense ha dado a conocer un reloj atómico experimental de estroncio que ha establecido nuevos récords mundiales, tanto en precisión como en estabilidad, medidas clave del rendimiento de un reloj. El reloj está en un laboratorio en JILA, un instituto conjunto del NIST y la Universidad de Colorado en Boulder, Esados Unidos.

El reloj entramado de estroncio de JILA es de aproximadamente un 50 por ciento más preciso que el poseedor del récord de los últimos años, el reloj de lógica cuántica del NIST, según se describe en un artículo publicado en 'Nature'. La precisión se refiere a cuánto el reloj se acerca a la frecuencia de resonancia real en la que sus átomos de referencia oscilan entre dos niveles de energía electrónicos.

El nuevo reloj de estroncio es tan preciso que no ganaría ni perdería un segundo en unos cinco millones de años, si pudiera operar durante tanto tiempo. Para entender su precisión, este periodo de tiempo es más largo que la edad de la Tierra, unos 4,5 millones de años.

La estabilidad del reloj de estroncio, el grado en que cada tic coincide con la duración de cada otro tic, es casi igual que el reloj atómico de iterbio del NIST, otro líder mundial en estabilidad que se dio a conocer en agosto de 2013. La estabilidad determina, en parte, la duración que un reloj atómico debe ejecutar para lograr su mejor rendimiento a través de un promedio continuo.

Los relojes de entramado de estroncio y iterbio son tan estables que en tan sólo unos segundos de promedio superan a otros tipos de relojes atómicos que han sido promediados durante horas o días.

"Ya tenemos planes para impulsar su rendimiento aún más, así que, en este sentido, se pueden esperar otros nuevos avances en nuestros relojes en los próximos entre cinco y diez años", adelanta el miembro de NIST/JILA y líder del grupo, Jun Ye.

La actual definición internacional de unidades de tiempo requiere el uso de relojes atómicos basados ??en cesio, como el actual reloj estándar de tiempo civil de Estados Unidos, el reloj de fuente de cesio NIST-F1. Por lo tanto, sólo son exactos, por definición, los relojes de cesio, a pesar de que el reloj de estroncio tiene mejor precisión.

El reloj de de estroncio y algunos otros relojes experimentales operan a frecuencias ópticas, mucho más altas que las frecuencias de microondas que se utilizan en relojes de cesio. Gracias al trabajo en NIST, JILA y otras organizaciones de investigación de todo el mundo, el reloj de entramado de estroncio y otros relojes experimentales algún día podrán ser elegidos como nuevos estándares de cronometraje por la comunidad internacional.

El reloj de estroncio es el primero en obtener los récords mundiales de precisión y estabilidad desde la década de 1990, cuando se introdujeron fuentes de cesio en los relojes atómicos. En la última década, los rápidos avances en los relojes atómicos experimentales en el NIST y otros laboratorios de todo el mundo han sorprendido incluso a algunos de los principales científicos de la investigación.

NIST, que opera en el estándar de tiempo NIST-F1, busca múltiples tecnologías de reloj, porque la investigación científica puede tomar giros impredecibles y debido a que los diferentes tipos de relojes atómicos son más adecuados para diferentes aplicaciones prácticas.

En el reloj mundial líder de JILA, unos pocos miles de átomos de estroncio se mantienen en una columna de cerca de 100 trampas en forma de tortita, llamada red óptica formada por intensa luz láser. Científicos JILA detectan tics de estroncio (430 billones por segundo) por el baño de los átomos de luz láser de color rojo muy estable en la frecuencia exacta que demanda el cambio entre los niveles de energía.

Para ver el funcionamiento, el equipo de JILA comparó dos versiones del reloj de estroncio, uno construido en 2005 y el otro el año pasado, que han establecido récords anteriores de varios tipos. En el último trabajo, los dos relojes coincidieron plenamente entre sí en su precisión demostrando la capacidad de hacer una copia duplicada y mantener el nivel de rendimiento. Esto es una ventaja para las comparaciones de reloj con el fin de establecer las bases para la eventual selección de un estándar de tiempo de última generación.