El estroncio como base del tiempo
El 17 de febrero de 2011 un equipo de físicos de Polonia financiados con fondos comunitarios anunció la finalización de uno de los pasos cruciales necesarios para la construcción de uno de los relojes más precisos del mundo. El último de los tres componentes clave de este reloj, un estándar de frecuencia atómico basado en átomos de estroncio fríos, se acaba de activar. Los científicos confían en concluir la construcción del reloj antes de que finalice el año. El proyecto polaco de construcción de un reloj atómico óptico se presentó hace dos años en el marco del Laboratorio Nacional de Física Atómica, Molecular y Óptica de Polonia (KL FAMO), perteneciente al Laboratorio Nacional de Tecnologías Cuánticas de Polonia (NLTK). El NLTK es un consorcio de organizaciones polacas de primera línea dedicadas a la investigación en el campo de las tecnologías cuánticas. El proyecto de construcción del reloj está financiado por el Ministerio de Ciencia y Educación Superior de Polonia, y el proyecto NLTK recibe apoyo del Fondo Europeo de Desarrollo Regional a través del Programa Operativo para la «Economía Innovadora 2007-2013». En este ambicioso trabajo colaborativo participan científicos de todo el país. El dispositivo que están desarrollando mejorará las prestaciones de los relojes de cesio actuales más avanzados en hasta dos órdenes de magnitud. Los relojes se basan en fenómenos físicos periódicos que proporcionan un estándar de frecuencia, por ejemplo, en la mayoría de modelos de relojes de pulsera, un resonador de cuarzo con un cristal de cuarzo oscilante. «Los relojes atómicos comunes se basan en una transición electrónica entre niveles de energía de átomos de cesio», indica el equipo para explicar a continuación que el proyecto polaco ha optado por un sistema distinto. «Los físicos de Cracovia [...] han construido un estándar basado en átomos de estroncio en el que las transiciones electrónicas entre niveles de energía atómica precisan de absorción y emisión de radiación electromagnética a una frecuencia mucho más alta que en el caso del cesio. La frecuencia se ubica en el ámbito óptico y de ahí la inclusión del adjetivo "óptico" en el nombre del reloj.» Una frecuencia mayor significa que las unidades de medición son más pequeñas y por lo tanto se obtiene un grado de precisión más elevado. Los relojes ultraprecisos se utilizan por ejemplo para definir el estándar de segundo, un valor clave para todas las aplicaciones de relojería. Muchos sistemas utilizados normalmente, como las telecomunicaciones modernas o los sistemas de navegación, requieren una gran precisión. Pero existen otras aplicaciones de esta tecnología. Por ejemplo, una amplia gama de investigaciones sobre las propiedades fundamentales de la realidad se basan en la capacidad para medir tiempo con gran precisión. «El reloj polaco tendrá una precisión de un segundo en varias docenas de miles de millones de años, un periodo varias veces mayor al que ha transcurrido desde el Big Bang. Pocos centros de investigación en el mundo poseen mecanismos de relojería de tanta precisión», indica el profesor Wojciech Gawlik del Departamento de Fotónica del Instituto de Física de la Universidad Jagellónica de Cracovia. El profesor Gawlik dirige el equipo de científicos que ha construido el estándar de frecuencia atómica. En su momento, el estándar se entregará a KL FAMO en Toru? para su montaje final. Los otros dos componentes clave del reloj son un peine de frecuencias ópticas y un láser ultrapreciso, desarrollados por equipos coordinados por científicos de la Universidad de Varsovia y de la Universidad Nicolás Copérnico respectivamente. En relación a su logro más reciente los científicos explican que la función del estándar atómico consiste en estabilizar la frecuencia del láser. «Las vibraciones del campo eléctrico de un haz de luz emitido por un láser [...] se contarán como unidades de tiempo elementales repitiéndose con gran precisión.» No obstante, la frecuencia es tan alta que los sistemas electrónicos no serían capaces de registrar las oscilaciones. Esto se consigue con la ayuda de un peine de frecuencias ópticas, «un grupo de varias ondas de luz a frecuencias equidistantes y cercanas entre sí. El peine, generado por un láser que emite pulsos de luz ultracortos, permite una transferencia sincrónica y sin errores de oscilaciones estándar atómicas a un rango de ondas de frecuencia de radio: ondas de radio que pueden contarse por medios electrónicos.» «Nuestro estándar atómico basado en átomos de estroncio es la tercera y última pieza del rompecabezas. Dentro de varios meses, tras las pruebas y el transporte hasta Toru?, podremos empezar a montar el reloj», indica el profesor Gawlik. Su finalización supondrá un nuevo hito para los descendientes de Copérnico en la misma ciudad que le vio nacer.Para más información, consulte: Laboratorio Nacional de Tecnologías Cuánticas de Polonia (NLTK, página web en polaco): http://nltk.fuw.edu.pl Departamento de Fotónica de la Universidad Jagellónica: http://www.if.uj.edu.pl/pl/ZF/index.php?name=main&l=en Laboratorio Nacional de Física Atómica, Molecular y Óptica de Polonia (KL FAMO): http://www.fizyka.umk.pl/famo_en/ Laboratorio de Fenómenos Ultrarrápidos de la Universidad de Varsovia: http://ultrafast.fuw.edu.pl Fondo europeo de desarrollo regional (FEDER): http://ec.europa.eu/regional_policy/funds/feder/index_es.htm
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