Un reloj que no fallará en 3.700 millones de años


El cronómetro más preciso del mundo servirá para poner a prueba las leyes físicas del universo

El reloj más preciso del mundo no atrasará jamás. Para cuando su tictac se desvíe un segundo, la galaxia de Andrómeda habrá colisionado con la Vía Láctea y nuestro Sistema Solar estará traspapelado en alguna esquina del universo. Antes, incluso, el Sol se convertirá en un horno que evaporará los océanos de la Tierra y aniquilará cualquier forma de vida.

Un grupo de físicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EEUU acaba de presentar un reloj atómico experimental, basado en las vibraciones de un único átomo de aluminio, que no perdería ni ganaría un segundo en los próximos 3.700 millones de años. Su precisión duplica la del anterior récord, conseguido con un átomo de mercurio.

Su exactitud es útil para buscar errores en las teorías de Einstein
Al lado del nuevo artilugio, el utilizado actualmente para fijar la hora en EEUU parece un reloj comprado en un mercadillo. El cronómetro de los estadounidenses el NIST-F1, basado en el átomo de cesio se desvía un segundo cada 100 millones de años.

La extremada precisión de la nueva máquina, un aparato estrafalario del tamaño de un frigorífico conocido como reloj de lógica cuántica, no es un alarde gratuito de los científicos. Tiene miles de aplicaciones, como el perfeccionamiento del Sistema de Posicionamiento Global (GPS, en sus siglas en inglés). Con relojes más precisos a bordo de los satélites que alimentan el GPS, los errores del sistema se podrían reducir a ínfimas fracciones de milímetro, lo que facilitaría el aterrizaje de aviones sin piloto, la búsqueda de víctimas en unas coordenadas concretas por los equipos de rescate o el acierto milimétrico al disparar un misil teledirigido.

Pero las aplicaciones del reloj de lógica cuántica, cuyos entresijos se publicarán próximamente en la revista Physical Review Letters, van mucho más allá. El dispositivo podría servir para poner a prueba las leyes físicas que gobiernan el universo. “Este estudio es un hito en la historia de los relojes atómicos”, asegura el investigador James Chou, responsable de buena parte del nuevo reloj.

Sus usos van desde el manejo de naves sin piloto al tiro de misiles
No exagera. La inconcebible precisión del cronómetro podría detectar minúsculas variaciones, propuestas por algunos físicos teóricos, en la velocidad de la luz en el vacío, que también define el ritmo de propagación de la gravedad según las teorías de Albert Einstein; o la constante de Planck, uno de los pilares de la mecánica cuántica.

También podría testar con exactitud la dilatación del tiempo, predicha por la teoría de la relatividad y verificada por primera vez en 1959. Según esta hipótesis, bajo diferentes intensidades del campo gravitatorio, un observador podría ver el reloj de otra persona retrasarse respecto al suyo. La gravedad arquea el espacio-tiempo como una bola de bolos en una cama elástica. Cuanto más se dobla esta red, más lentamente transcurre el tiempo. Y como la gravedad es más débil en la Estación Espacial Internacional que en la superficie de la Tierra, subir el reloj de lógica cuántica a la órbita terrestre serviría para medir este efecto y buscar errores en las teorías de Einstein.

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Un átomo encerrado con un chivato

Las entrañas del nuevo aparato del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EEUU no se parecen en nada a las de un reloj de péndulo. En el cronómetro cuántico, el tictac viene dado por los cambios de estado, las vibraciones de un átomo de aluminio cargado eléctricamente.

Este elemento es una excepcional fuente de latidos estables del reloj pero, según señalan en el organismo estadounidense, sus propiedades no se pueden manipular ni detectar con la tecnología láser actual.

Los científicos tienen que utilizar un chivato para saber qué está pasando dentro del cronómetro. Cuando este ion, atrapado en una trampa electromagnética, pierde o gana energía, otro átomo asociado, de magnesio, reacciona y es detectado por un peine de frecuencias láser, una especie de cazador de los colores de la luz. Las versiones antiguas de estos relojes empleaban berilio, menos eficiente que el magnesio.

Albert Einstein (Ulm, 14 de marzo de 1879 – Princeton, 18 de abril de 1955) fue un físico de origen alemán, nacionalizado posteriormente suizo y estadounidense. Está considerado como el científico más importante del siglo XX, además de ser el más conocido.

En 1905, siendo un joven físico desconocido, que estaba empleado en la Oficina de Patentes de Berna, en (Suiza), publicó su teoría de la relatividad especial. En ella incorporó, en un marco teórico simple, fundamentado en postulados físicos sencillos, conceptos y fenómenos estudiados anteriormente por Henri Poincaré y por Hendrik Lorentz. Probablemente, la ecuación más conocida de la física a nivel popular, es la expresión matemática de la equivalencia masa-energía, E=mc², deducida por él como una consecuencia lógica de esta teoría. Ese mismo año publicó otros trabajos que sentarían algunas de las bases de la física estadística y la mecánica cuántica.

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En 1915 presentó la Teoría General de la Relatividad, en la que reformuló por completo el concepto de gravedad. Una de las consecuencias fue el surgimiento del estudio científico del origen y evolución del Universo por la rama de la física denominada cosmología. En 1919, cuando las observaciones británicas de un eclipse solar confirmaron sus predicciones acerca de la curvatura de la luz, fue idolatrado por la prensa. Einstein se convirtió en un icono popular de la ciencia mundialmente famoso, un privilegio al alcance de muy pocos científicos.

Por sus explicaciones sobre el efecto fotoeléctrico y sus numerosas contribuciones a la física teórica, en 1921 obtuvo el Premio Nobel de Física y no por la Teoría de la Relatividad, pues el científico a quien se encomendó la tarea de evaluarla, no la entendió, y temieron correr el riesgo de que posteriormente se demostrase que fuese errónea. En esa época era aún considerada un tanto controvertida por parte de muchos científicos.

 

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Ante el ascenso del nazismo en diciembre de 1932, el científico abandonó Alemania con destino a Estados Unidos, donde impartió docencia en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. Se nacionalizó estadounidense en 1940. Durante sus últimos años trabajó por integrar en una misma teoría las cuatro Fuerzas Fundamentales. Murió en Princeton, Nueva Jersey, el 18 de abril de 1955.

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Una respuesta a “Un reloj que no fallará en 3.700 millones de años

  1. En un futuro, no muy lejano, sabremos que:

    Los agujeros negros no son eternos.
    Todos los agujeros negros explotan.
    Las explosiones cósmicas hacen parte del proceso cíclico del reciclaje energético: la gravedad concentra masa y las explosiones y colisiones la dispersan e impulsan los movimientos inerciales y orbitales.
    Las explosiones de rayos gama son también consecuencia de las explosiones de agujeros negros.
    Los agujeros negros no se pueden evaporar.
    No existen realidades ni universos paralelos.
    La realidad existe independientemente del sujeto-observador.
    El universo puede existir independientemente de los observadores y sus leyes son independientes de lo que podamos percibir los observadores que solo somos pasajeros ocasionales en el cosmos.
    Ningún observador ni ningún objeto pueden moverse a velocidades cercanas a la luz. Lo único que puede alcanzar esas velocidades es la energía. Si un objeto o un observador se pudieran acelerar hasta velocidades cercanas a la de la luz explotarían, se desintegrarían y se convertirían en energía.
    Las partículas elementales vibran dentro y fuera de los átomos o giran alrededor del núcleo atómico como los electrones, y cuando salen del átomo se desplazan con un movimiento compuesto, que combina de un lado su vibración o giro con su desplazamiento lineal, lo que da como resultado un movimiento ondulatorio, (es como estirar una espiral).
    El universo crece a la velocidad de la luz.
    La energía materia se reproduce.
    La energía potencial es relativa y por lo tanto la cantidad masa-energía no es constante.
    La energía se crea y se recicla. (Ver experimento)
    El tiempo es eterno.
    El tiempo y el espacio son distintos.
    No existen sino tres dimensiones espaciales.
    El espacio es infinito, tridimensional e indeformable.
    La energía oscura es la materia prima de la materia visible.
    No existe la energía oscura.
    El universo se expande aceleradamente porque gira sobre si mismo.
    La expansión acelerada del Universo deja sin piso las creencias en el Big-bang.
    El fondo cósmico de microondas no es el eco del big-bang sino la energía degradada.
    El big –bang no fue el origen del universo, solo fue una de las múltiples colisiones y explosiones de dos colosales agujeros negros, que hacen parte de los procesos normales y parciales del reciclaje cósmico.
    El Universo es mucho más grande de lo que siempre se ha creído.
    El universo visible por nosotros es solo una mínima parte del universo que emite radiaciones electromagnéticas.
    Solo podemos detectar la poca radiación electromagnética que viene hacia nosotros, ya sea en forma directa o reflejada, y la cual es emitida por la materia conocida y nunca podremos tener información de la emisiones restantes, de las que viajan en otras direcciones o en sentido contrario, alejándose de nosotros a la velocidad de la luz y que también son universo, pero es, esa gran parte del universo de la que nunca podremos saber nada.
    Las emisiones electromagnéticas de la materia conocida se irradian tridimensionalmente por el espacio tridimensional e infinito.
    No habrá ni muertes térmicas ni desgarres.
    La velocidad de la luz no es constante ni en el vacío.
    La gravedad newtoniana atrae a la luz debido a su equivalencia masa-energía.
    La gravedad Newtoniana interactúa con el electromagnetismo, y esa verdad será la base de la gravedad cuántica.
    Einstein será el complemento de Newton y no su remplazo.
    Descubrir nuevas verdades no significa desvalorar los genios del pasado.

    Ver artículo completo: http://www.natureduca.com/blog/?p=390

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