Medir el tiempo con precisión se ha mantenido como una necesidad constante de los humanos a lo largo de la historia. Desde los antiguos relojes de agua hasta los atómicos más precisos, hemos buscado tenazmente formas de cuantificar el paso del tiempo con mayor exactitud. En este sentido, un reciente avance científico ha revolucionado el campo de la cronometría: el reloj nuclear de Torio-229.
¿Por qué nos interesa medir el tiempo con mayor precisión?
Para el ciudadano común, la medición del tiempo con la precisión de un segundo pareciera ser más que suficiente. Pero ello es un espejismo, ya que nuestra sociedad contemporánea en realidad requiere cuantificar el tiempo con mayor exactitud. Y es tal dicha necesidad que, en algunos campos, nuestros muy precisos relojes atómicos no ofrecen la fidelidad apropiada.
Tomemos como ejemplo los sistemas de posicionamiento global o GPS, donde la exactitud de la medida del tiempo interviene por partida doble. En primer lugar, la precisión con la que se mide el tiempo de rebote de la señal emitida desde la Tierra en el satélite influye en la exactitud del posicionamiento. Y los satélites GPS requieren relojes muy precisos para poder sincronizarse y contrarrestar el efecto de dilatación del tiempo por la gravedad y la velocidad a la que están sometidos.
Otro ejemplo lo tenemos en el ámbito financiero, donde las transacciones electrónicas a escala global requieren una sincronización exacta para impedir los fraudes y garantizar la transparencia. En particular, el llamado trading de alta frecuencia se caracteriza por una alta velocidad de ejecución de órdenes y un gran volumen de transacciones, lo que demanda una medición del tiempo muy precisa.
¿Qué es un reloj nuclear de Torio-229?
Los relojes más precisos que disponemos en la actualidad son los atómicos, que basan su funcionamiento en la medición de las transiciones de electrones en un átomo. Para muestra un botón: actualmente se define un segundo en función de la duración de 9.192.631.770 transiciones en un átomo de cesio-133 a una temperatura de 0 °K.
Para superar la precisión de nuestros relojes atómicos, debemos pasar de las transiciones de los electrones a las transiciones nucleares. Esto porque las últimas ayudan a aumentar la precisión de la medida del tiempo; aunque el proceso de conteo resulta más complejo.
El Torio-229 es un isótopo radiactivo con una característica única: posee el nivel de energía nuclear más bajo de todos los isótopos conocidos. Esto lo convierte en el aspirante ideal para construir relojes nucleares, ya que permite medir frecuencias extremadamente altas con una precisión hasta ahora sin precedentes.
Recientemente, científicos estadounidenses lograron estimular una transición nuclear en el Torio, aplicando luz ultravioleta. Con ello superaron el gran obstáculo que presentaba la tecnología del reloj nuclear: requerir frecuencias muy altas, que resultan difíciles de medir. Y solventado dicho inconveniente, se espera que los relojes de Torio sean el nuevo estándar en aquellos campos que requieren mayor precisión en la medida del tiempo.
¿Por qué es tan importante el reloj nuclear de Torio-229?
Con un reloj de Torio-229 se puede medir el tiempo con una precisión del decimonoveno decimal de segundo. Por otra parte, las transiciones nucleares son menos sensibles a perturbaciones externas, como los campos magnéticos o variaciones de temperatura. Por ello, medir el tiempo con este tipo de reloj, además de una increíble precisión, nos ofrece una alta estabilidad.
La precisión y estabilidad que ofrece un reloj de Torio-229 significarán un impulso en la mecánica cuántica, permitiendo demostrar algunas teorías en las que se basa. También promete revolucionar campos como la cosmología y la búsqueda de materia oscura.
