Reloj Atómico: ¿Qué es y cómo funciona?

Reloj Atómico: ¿Qué es y cómo funciona?

Existe una gran variedad de relojes en el mundo. Tienen como objetivo medir el tiempo, dividiendo el día en horas, minutos y segundos. Normalmente son regulados por un péndulo que gracias a los engranajes son transmitidos a las manecillas los movimientos en el sentido más convencional. Pero sólo uno se puede catalogar como el más preciso del mundo y es el reloj atómico.

Cada reloj tiene un funcionamiento específico, ejemplo de ello es el digital que mueve su contador eléctrico, midiendo las oscilaciones gracias a la vibración de un cristal de cuarzo. El de pared o péndulo mueve sus engranajes con el ir y venir, así cada tipo de reloj que se conoce.

Sin embargo, hay uno en particular que utiliza elementos químicos para generar precisión. En este artículo podrás conocer qué es, cómo funciona y por qué está considerado el más preciso del mundo. ¡Sigue leyendo y descubre mucho más sobre este fascinante reloj!

¿Qué es?

A diferencia del resto de los relojes, el atómico es capaz de medir la longitud exacta de un segundo, de allí su gran precisión. Esta unidad de tiempo menor, marca la diferencia con respecto a la exactitud, por lo que se afirma que el reloj atómico puede mantener su precisión durante 300 millones de años sin retrasarse ni un segundo.

Impulsa su contador gracias a la repetición de la resonancia atómica, que regula la frecuencia de la radiación electromagnética de microondas en el intercambio de energía de un átomo o molécula. Por esta razón, las oscilaciones naturales de los átomos son los que van actuar como el péndulo en un reloj convencional. Debido a la estabilidad de los átomos y a su alta frecuencia, es lo que determina la extremada precisión del reloj atómico.  

Reloj atómico: ¿Qué es y cómo funciona?

Historia

El reloj atómico fue creado en 1949 por el científico Willard Frank Libby. Utilizó la resonancia atómica del amoniaco para lograr su precisión, sin obtener los mejores resultados, pero contribuyó de manera positiva para demostrar la utilidad de la vibración atómica en la medida del tiempo.

Para 1955, en Inglaterra los científicos Louis Essen y John V.L Parry desarrollan un reloj atómico, utilizando los átomos de cesio, logrando un nuevo modelo de medida para el tiempo físico y una precisión única. Para la década de los años 50 se crea el primer reloj atómico comercial portable y en el año 2004 se crea el reloj a escala, con un chip de un mínimo consumo de energía.

Aún con todos estos avances, los científicos continúan investigando y desarrollando relojes atómicos más perfectos, basándose en la lógica cuántica del mercurio y mejorando aún más la precisión del cesio gracias a los láser que usan para su enfriamiento.

¿Cómo funciona el Reloj Atómico?

Este medidor de tiempo trabaja gracias a las oscilaciones energéticas de los átomos de cesio, los cuales son un elemento químico que se representa con el símbolo Cs, de tipo alcalino de color plateado que se extrae de la corteza terrestre (no es abundante) y se clasifica como un material complejo capaz de inflamarse con tan sólo tener contacto con el aire.

Para su funcionamiento a través del cesio, hay que calentar una placa de este material. Una vez que se evaporen los átomos, se distinguirán dos clases de energía que van a estar determinadas por el electrón más externo. Este estado altera al mayor número de átomos maximizando la absorción de radiaciones y la emisión de fotones, que cuando vuelve a su estado natural emiten una luz, captada por un receptor, produciendo oscilaciones.

Los átomos de Cesio generan 9.192.631.770 oscilaciones, siendo la frecuencia natural la cual se usa para definir el segundo y sin ningún tipo de variación. Esta precisión hace que el reloj atómico sea el más exacto del mundo. Este tipo de reloj, a diferencia de los convencionales, no tiene en cuenta la rotación de la Tierra que determina la duración de un día. Para compararlo con los relojes tradicionales, se agrega un segundo adicional para mantener la misma medida de tiempo.  

¿Por qué es importante?

El reloj atómico por contar con una alta precisión, sin variación alguna, es empleado en los equipos tecnológicos que requieren exactitud. Es decir, sin margen de error posible. Estos relojes cuentan con dos grandes valores físicos como lo son la precisión y la estabilidad, lo que ha permitido emerger avances tecnológicos que han revolucionado el diario vivir.

Los relojes atómicos se han vuelto necesarios en la actualidad, pues la tecnología exige cada vez más precisión y exactitud. Tal es el caso de los sistemas de telecomunicaciones para lograr que ésta sea fluida y no se pierdan datos, es esencial cumplir con los criterios de precisión. La red móvil de última generación requiere de la precisión que sólo le puede ofrecer el reloj atómico. Asimismo, son empleados para tecnologías utilizadas en el control del tráfico aéreo.

El sistema de GPS y el nuevo Galileo (Sistemas de Navegación por Satélite) exigen la precisión del reloj atómico, pues una diferencia de menos de un segundo puede conllevar a un error de por lo menos 300 metros de posicionamiento. Los sistemas satelitales requieren de este rigor para poder garantizar las transacciones de alta frecuencia. Cada país cuenta con un reloj atómico basado en los cálculos del TAI que es una escala de tiempo, generada por la comparación de diferentes relojes.

El reloj atómico en el espacio

En el año 2019 se lanzó al espacio el reloj atómico Falcon Heavy, el cual tuvo como principal objetivo actualizar los relojes atómicos que se encuentran en el planeta Tierra, así como los presentes en satélites que trabajan para los GPS. La precisión de este equipo garantiza la exactitud en los cálculos de posición de las naves espaciales que navegan en el espacio profundo con real autonomía.

Este reloj está ensamblado con cesio y estroncio, que son los elementos que arrojan mayor precisión, lo que ha permitido crear un sistema estándar de tiempo internacional. Como hemos notado, la tecnología y la ciencia continúan avanzando con el fin de mejorar el funcionamiento de ciertos objetos indispensables para la humanidad.

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