El físico Holger Müller y sus colegas dela Universidadde California, en Berkeley (Estados Unidos), han encontrado una forma nueva de medir el tiempo usando átomos de cesio. Según explican en un artículo publicado en la revista Science, con este método es posible decir qué hora es usando solo la onda de materia de un átomo de cesio y se refieren a su método como un reloj de Compton, porque se basa en la frecuencia de llamada Compton de una onda de materia.
Así aprovechan el hecho de que, en la naturaleza, la materia puede ser tanto una partícula como una onda, su método para decir la hora utiliza las oscilaciones de una onda de materia, cuya frecuencia es 10.000 millones de veces más alta que la de la luz visible.
De momento el nuevo reloj es aún 100 millones de veces menos preciso que los mejores relojes atómicos actuales, que emplean iones de aluminio. Sin embargo, las futuras mejoras en la técnica podrían aumentar su precisión hasta alcanzar la de los relojes atómicos, incluyendo los relojes de cesio que ahora se utilizan para definir el segundo como unidad de tiempo, asegura el propio investigador.
«Cuando haces un reloj de pared, hay un péndulo y un reloj que cuenta las oscilaciones del péndulo. Así que hay algo que se balancea”, explica Müller. “No había manera de hacer un reloj de ondas de materia, ya que su frecuencia de oscilación es 10.000 millones de veces más alta que incluso las oscilaciones de la luz visible».
Sin embargo, el año pasado el científico se dio cuenta de que podría ser capaz de combinar dos técnicas bien conocidas para crear un mecanismo de relojería y explícitamente demostrar que la frecuencia de Compton de una sola partícula es útil como referencia para un reloj.
Un átomo de cesio que se aleja y luego retorna es menor que uno que se detiene, por lo que el movimiento de onda de la materia de cesio oscila menos veces y la diferencia de frecuencia (de alrededor de 100.000 oscilaciones menos por segundo de 10 millones de billones de billones de oscilaciones, es decir, 3 x 1.025 para un átomo de cesio) podría ser mensurable.
En el laboratorio, Müller probó que podía medir esta diferencia al permitir que las ondas de materia de los átomos de cesio fijas y en movimiento intervengan en un interferómetro atómico. «Nuestro reloj tiene una precisión de siete partes por mil millone”, aclara. “Es como medir un segundo de ocho años, casi tan bueno como el primer reloj atómico de cesio unos 60 años atrás. Tal vez podamos desarrollarlo más y un día definir el segundo como tantas oscilaciones de la frecuencia de Compton para una partícula determinada», anuncia.
Müller espera impulsar su técnica para partículas aún más pequeñas, como los electrones o positrones incluso, en este último caso, con la creación de un reloj de antimateria. Este físico tiene la esperanza de que algún día será capaz de decir la hora usando las fluctuaciones cuánticas en el vacío.
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