Un equipo comprobado ha hecho la comparación coordinada más exhaustiva de relojes ópticos realizados hasta la momento, operándolos simultáneamente en seis países, a varios kilómetros de kilómetros entre sí, un test que puede servir para redefinir el segundo y ayudar a establecer una escalera de tiempo óptica universal.

«Las señales precisas de tiempo y frecuencia que proporcionan los relojes atómicos son esenciales para muchas tecnologías cotidianas, como el GPS, la mandato de las redes eléctricas y la sincronización de las transacciones financieras», explica Helen Margolis, directora de tiempo y frecuencia del Laboratorio Franquista de Física (NPL) del Reino Unido.

La próxima engendramiento de relojes son los relojes ópticos y los resultados de esta prueba podrían ayudar a mejorar su rendimiento «dando superficie a aplicaciones completamente nuevas y promoviendo los esfuerzos científicos que dependen del tiempo y la frecuencia», avanza la investigadora.

Los relojes ópticos son un tipo de temporalizador atómico que usa láseres para excitar los átomos de forma controlada pero, hexaedro que estos relojes tienen distintas formas, y cada uno usa átomos diferentes para determinar el tiempo, es necesario compararlos a largas distancias. Eso es lo que ha hecho el estudio.

Los detalles de la prueba, realizada por un colección internacional de investigadores liderados por Thomas Lindvall, comprobado de VTT MIKES en Finlandia, se han publicado este jueves en la revista Optica.

Los autores informan de los resultados de 38 comparaciones —o ratios de frecuencia— realizadas simultáneamente con diez relojes ópticos diferentes. Cuatro de estas comparaciones se realizaron directamente por primera vez, y muchas de las demás se midieron con mucha viejo precisión que antaño.

Las mediciones del test, adicionalmente, «proporcionan información fundamental sobre el trabajo que aún es necesario realizar para que los relojes ópticos alcancen la precisión y confiabilidad requeridas para su uso en la medición del tiempo a nivel internacional», afirma Entorno Pizzocaro, investigador del Instituto Nazionale Di Ricerca Metrologica (INRiM) de Italia.

«Nuestro test asimismo demostró cómo se pueden conectar los relojes ópticos de toda Europa para determinar las relaciones de frecuencia con una precisión de vanguardia. Esto crea un laboratorio distribuido, que asimismo podría utilizarse para realizar pruebas de física fundamental, como la búsqueda de materia oscura o la comprobación de las reglas básicas de la física».

Puedes descifrar: a IA amenaza más empleos de mujeres que de hombres, según nuevo noticia de la OIT

Relojes ópticos

Durante décadas, el standard mundial para determinar el tiempo se ha basado en los medios de las señales de los relojes atómicos pero, en ese tiempo, la precisión y la estabilidad de los relojes ópticos no ha dejado de mejorar.

Por eso, la demanda para redefinir el segundo del Sistema Internacional de Unidades y utilizar en su superficie relojes ópticos es cada vez viejo, y es que los relojes ópticos son ya unas 100 veces más precisos que los mejores relojes de cesio y pueden determinar el tiempo con tanta precisión que perderían o ganarían menos de un segundo en millas de millones de primaveras.

Pero el uso de relojes ópticos para la medición internacional del tiempo pasa por comparar los datos de varios relojes ópticos para revisar que funcionan según lo esperado. De ahí la exigencia de hacer la comparación.

«Comparar varios relojes al mismo tiempo y utilizar más de un tipo de tecnología de enlace proporciona mucha más información que las comparaciones de relojes por pares que se han llevado a lugar hasta la momento», afirma Lindvall.

«Con un conjunto coordinado de mediciones, es posible comprobar la coherencia y, al mismo tiempo, obtener resultados más fiables. Estos resultados pueden ayudar a determinar qué temporalizador o relojes ópticos deben utilizarse en la nueva definición del segundo», explica.

La opinión de los expertos

En declaraciones a la plataforma de divulgación SMC España, José R. Crespo López-Urrutia, investigador en el Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg (Alemania), ha explicado que el test demuestra que en unos primaveras los problemas técnicos se conseguirán solventar.

«Todos los relojes ópticos de los diversos institutos en los distintos países han de ser estables, comparables y reproducibles hasta los dieciocho decimales. Cuando esto pase, se llegará a un acuerdo internacional para que todos usen un nuevo sistema de referencias ópticas de frecuencia, con más variedad de átomos e iones por una parte pero asimismo más intercomparabilidad y reserva de seguridad en la exactitud», avanza.

La precisión de los nuevos relojes ópticos está siendo analizada con una «profundidad y detalle abrumadores», necesaria para que la redefinición del segundo sea cien veces mejor que la flagrante, añade López-Urrutia, quien no ha participado en el estudio.

Dolores del Campo Maldonado, del Centro Castellano de Metrología (CEM), añade que esta nueva definición permitirá «mejoras significativas en la navegación por secuaz, redes eléctricas, computación y comunicaciones o transacciones financieras. Influirá asimismo en la progreso de las realizaciones del resto de unidades del Sistema Internacional y establecerá las bases para avances en campos fundamentales de la física».

Y, para todo ello, «esta investigación es esencial», subraya esta investigadora, quien siquiera firma el artículo.