Este nuevo reloj podría redefinir los segundos
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Predeterminado Este nuevo reloj podría redefinir los segundos

Este nuevo reloj podría redefinir los segundos

La definición de segundo, la unidad de tiempo más fundamental en nuestro sistema de medición actual, no se ha actualizado en más de 70 años.

Pero en la próxima década, eso podría cambiar: los relojes ópticos atómicos ultra precisos que dependen de la luz visible están en camino de establecer la nueva definición de segundo.

Estas versiones más nuevas del reloj atómico son, al menos en teoría, mucho más precisas que el reloj de cesio estándar de oro, que mide un segundo en función de la oscilación de los átomos de cesio cuando se exponen a microondas .

"Se puede pensar que es equivalente a tener una regla con marcas cada milímetro, en lugar de un palo que mide solo 1 metro", señala Jeffrey Sherman, investigador de la División de Tiempo y Frecuencia del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Boulder, Colorado.

En junio, la Oficina Internacional de Pesos y Medidas puede publicar los criterios necesarios para cualquier definición futura del segundo, informó The New York Times. Hasta ahora, ningún reloj óptico está listo para el horario de máxima audiencia.

Pero una nueva definición podría aprobarse formalmente tan pronto como en 2030, dijo Sherman. El nuevo tipo de reloj óptico podría ayudar a desenmascarar la materia oscura, la sustancia invisible que ejerce la atracción gravitatoria; o encontrar restos del Big Bang llamados ondas gravitacionales, las ondas en el espacio-tiempo predichas por la teoría de la relatividad de Einstein.

El segundo estándar actual se basa en un experimento de 1957 con un isótopo, o variante, de cesio. Cuando se pulsa con una longitud de onda específica de energía de microondas, los átomos de cesio están más "excitados" y liberan la mayor cantidad posible de fotones o unidades de luz.

Esa longitud de onda, conocida como la frecuencia de resonancia natural del cesio, hace que los átomos de cesio "marquen" 9.192.631.770 veces por segundo. Esa definición inicial de segundo estaba ligada a la duración de un día en 1957 y eso, a su vez, estaba vinculado a cosas variables, como la rotación de la Tierra y la posición de otros objetos celestes en ese momento.

En contraste, los relojes atómicos ópticos miden la oscilación de los átomos que "marcan" mucho más rápido que los átomos de cesio cuando se pulsan con luz en el rango visible del espectro electromagnético. Debido a que pueden marcar mucho más rápido, pueden, en teoría, definir un segundo con una resolución mucho más fina.

Hay múltiples contendientes para suplantar al cesio como el cronometrador reinante, incluidos el estroncio, el iterbio y el aluminio. Cada uno tiene sus ventajas y desventajas.

Para lograr tales relojes, los investigadores deben suspender y luego enfriar los átomos hasta el cero absoluto, luego pulsarlos con el color de luz visible sintonizado con precisión necesario para excitar al máximo los átomos. Una parte del sistema ilumina los átomos y la otra cuenta las oscilaciones.

“Pero algunos de los mayores desafíos provienen de asegurarse de que el láser emita el color de luz exacto y correcto, por ejemplo, un cierto tono de azul o rojo, necesario para impulsar a los átomos a su frecuencia resonante”, dijo Sherman. “El segundo paso, contar las oscilaciones, requiere el llamado peine de frecuencia láser de femtosegundo, que envía pulsos de luz espaciados a intervalos diminutos”, dijo Sherman.


Ambos elementos son hazañas de ingeniería increíblemente complicadas y pueden ocupar una sala de laboratorio completa por sí solos, dijo Sherman.

El tiempo no marcha simplemente con su propio tambor. La teoría de la relatividad de Einstein dice que está deformado por la masa y la gravedad. Como resultado, el tiempo puede correr infinitesimalmente más lento al nivel del mar, donde el campo gravitatorio de la Tierra es más fuerte, que en la cima del Monte Everest, donde es ligeramente más débil.

La detección de estos pequeños cambios en el flujo del tiempo también podría revelar evidencia de nueva física. Por ejemplo, la influencia de la materia oscura hasta ahora se ha detectado solo en la danza distante de las galaxias que giran una alrededor de la otra, de la curvatura de la luz alrededor de los planetas y las estrellas, y de la luz sobrante del Big Bang .

Algunas de las ondas gravitacionales más grandes son detectadas por el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser, una carrera de relevos de varios miles de millas por la luz que mide los destellos en el espacio-tiempo creados por eventos cataclísmicos como las colisiones de agujeros negros. Pero un batallón de relojes atómicos en el espacio podría detectar estos efectos de dilatación del tiempo para ondas gravitacionales mucho más lentas, como las del fondo cósmico de microondas.

"Son las llamadas ondas gravitacionales primordiales que podrían ser restos del Big Bang", dijo Sherman.

muyinteresante.es / Doctor Fision , 22/05/2022

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