El equipo del Centro de Tecnologías Cuánticas de Singapur ha construido dos relojes independientes y los ha comparado entre sí. Cada uno utiliza un ion de lutecio atrapado y examinado mediante luz láser. La evaluación sitúa la incertidumbre sistemática cerca de una parte en diez trillones, o 10 elevado a menos 19. Es cuatro veces menor que el récord anterior comunicado. El estudio de Murray Barrett y sus colaboradores se publicó en Nature el 23 de septiembre. La Universidad Nacional de Singapur destaca la reducida sensibilidad del lutecio a perturbaciones ambientales.
En un reloj de laboratorio, una variación minúscula de temperatura o un campo magnético pueden alterar aquello que se intenta medir. Cuando la exigencia aumenta, hasta la altura de un átomo respecto al suelo entra en las cuentas. Un nuevo reloj de lutecio ha llevado esa vigilancia del error a una escala excepcional.
El equipo del Centro de Tecnologías Cuánticas de Singapur ha construido dos relojes independientes y los ha comparado entre sí. Cada uno utiliza un ion de lutecio atrapado y examinado mediante luz láser. La evaluación sitúa la incertidumbre sistemática cerca de una parte en diez trillones, o 10 elevado a menos 19. Es cuatro veces menor que el récord anterior comunicado.
El resultado se refiere al margen de error calculado para el instrumento, no a que sus autores lo hayan dejado funcionar durante miles de millones de años. Tampoco significa que todos los relojes del mundo pasen a medir de otra forma. La definición oficial del segundo sigue siendo la vigente hasta que se acuerde una revisión internacional.
Por qué se ha elegido un ion de lutecio
El estudio de Murray Barrett y sus colaboradores se publicó en Nature el 23 de septiembre. La Universidad Nacional de Singapur destaca la reducida sensibilidad del lutecio a perturbaciones ambientales. En este tipo de investigación, como en otros experimentos de física cuántica con luz, controlar el entorno importa tanto como detectar la señal que se quiere medir.
Un reloj atómico aprovecha una transición entre estados de un átomo como referencia de frecuencia. En este caso se emplea lutecio 176 ionizado y luz de 848 nanómetros. El láser se ajusta a esa referencia para obtener una oscilación estable. La regularidad de la transición permite medir el tiempo, siempre que se evalúen las alteraciones introducidas por el propio aparato.
La comparación entre dos equipos permite comprobar si ambos concuerdan dentro de sus márgenes. Tras unas 200 horas de medición, los autores obtuvieron una incertidumbre estadística de 5,7 por 10 elevado a menos 19. Es un dato diferente de la incertidumbre sistemática de cada reloj. El acuerdo entre instrumentos refuerza la comprobación del resultado y evita confundir esas dos cifras.
El trabajo se ha realizado a temperatura ambiente. Reducir la influencia térmica facilita el control experimental, aunque eso no convierte el sistema en un aparato doméstico. Sigue necesitando láseres, una trampa para el ion y medios de medición especializados. La investigación cuántica, incluida la de ordenadores basados en diamante, reúne tecnologías diversas: sus necesidades técnicas no son intercambiables.
La gravedad también interviene en el reloj
La relatividad predice que dos relojes situados a distinta altura pueden avanzar a ritmos ligeramente diferentes. En este experimento, los iones se encontraban separados verticalmente por unos cinco milímetros y hubo que medir esa diferencia con precisión submilimétrica. Como sucede en las pruebas con antimateria y gravedad, una corrección física diminuta puede decidir la interpretación de una medición.
La posibilidad de detectar diferencias gravitatorias mediante relojes explica parte del interés por estos avances. Antes de utilizar un instrumento así fuera del laboratorio, es necesario conservar su comportamiento en condiciones menos controladas. El grupo contempla versiones transportables como una dirección de trabajo. El resultado actual no acredita todavía un reloj portátil listo para desplegarse sobre el terreno.
Mientras tanto, el segundo se define a partir de una transición del cesio 133. La Oficina Internacional de Pesas y Medidas trabaja en una posible redefinición basada en frecuencias ópticas, sujeta a criterios y acuerdos. Los relojes mejorados y otras pruebas, como las de efectos cuánticos luminosos, amplían las herramientas experimentales. Un récord individual no cambia por sí solo una unidad.
La hoja de ruta internacional contempla una decisión en 2030 si se cumplen las condiciones previstas. Hasta entonces, harán falta resultados reproducibles y comparaciones entre laboratorios. El lutecio aporta una referencia especialmente resistente a varias perturbaciones. La confianza en el nuevo reloj se construye midiendo sus errores, incluso aquellos que apenas dejan huella en una jornada de observación.
Fuente: https://www.larazon.es
