Físicos franceses construyeron el reloj más exacto del mundo

PARIS.- Alain Clairon, el físico francés que dirige el laboratorio de metrología del Observatorio Nacional de París, no puede ocultar cierta sorpresa. Es indudable que la visita de una periodista argentina que pregunta por el reloj más exacto del mundo no es de lo más frecuente por estas latitudes.

Sin embargo, aunque ya es de noche en el otoño nórdico, exhibe una inobjetable cortesía gala y se dirige con paso atlético, a través de los jardines, hacia un cuarto no muy grande, ubicado a cierta distancia del edificio principal que ocupa este centro científico creado por Luis XIV en 1667 y situado exactamente en el meridiano de la ciudad luz.

Y allí... ¡voilá!: sobre una nada elegante mesa de metal se alza un paralelepípedo de dos metros de alto rodeado de pequeños instrumentos indescifrables. Es un reloj atómico capaz de medir el tiempo con una exactitud que deja sin aliento: ¡apenas un segundo de error en 100 millones de años! "Es la contribución francesa a la metrología del tiempo", afirma, no sin cierto orgullo, Clairon. Y luego se dispone a brindar algunas explicaciones teóricas a la cronista todavía incrédula.

Semejante precisión podría parecer un capricho de la mentalidad cartesiana; sin embargo, los relojeros del átomo tienen una larga lista de clientes.

Para que las computadoras se comuniquen, por ejemplo, es necesario tener una referencia que permita dirigir los paquetes de datos que transitan por las rutas electrónicas a varios millones de ciclos por segundo, como ocurre cuando se utiliza cualquier módem modestamente veloz. Las señales, en este caso, deberán sincronizarse con un error de una millonésima de segundo.

En geodesia, en navegación, las medidas de distancia son fundamentalmente medidas de intervalos de tiempo que se registran en los relojes atómicos.

En astronomía, el estudio de los pulsars, esas estrellas neutrónicas masivas que emiten señales radioeléctricas periódicas, requiere también de la precisión del átomo.

En física teórica, los relojes atómicos son las herramientas que permiten poner a prueba la teoría de la relatividad.

Finalmente, las agencias espaciales necesitan estos ingenios para cronometrar los comandos de navegación que guían a las sondas enviadas al espacio y para calibrar el sistema de posicionamiento de los satélites.

Más allá de la perfección

Tradicionalmente, la medida del tiempo fue una convención humana que se dedujo del movimiento de los cuerpos celestes. En 1820, los franceses definieron el segundo como 1/86.400 del día medio solar. (86.400 resulta de multiplicar 24 horas, por 60 minutos, por 60 segundos.) Pero, ya en este siglo, precisamente en 1937, la invención de los relojes de cuarzo permitió comprobar que la Tierra no es un oscilador suficientemente confiable, se estremece, oscila y, además, se desacelera algunas décimas de milmillonésimas de segundo por año.

Fue entonces cuando el tiempo atómico tomó el relevo. Los átomos son más fiables porque las frecuencias en las cuales emiten y absorben energía electromagnética están fijadas por la leyes de la mecánica cuántica. En 1972 se definió al segundo como la duración de 9.192.631.770 oscilaciones de radiación correspondiente a la transición de los electrones del cesio 133 entre dos niveles de energía.

El reloj francés utiliza la tecnología del bombeo óptico, inventada en 1950 por el físico francés Alfred Kastler, que recibió por sus contribuciones el Premio Nobel. "Emplea seis haces láser que se entrecruzan en el interior de una cámara de vacío que contiene vapor de átomos de cesio -explica Clairon-. Para poder registrar sus transiciones, debemos frenarlos, bombardeándolos con los fotones de un rayo láser. A una temperatura próxima al cero absoluto, la agitación térmica de estos átomos, entonces, se fija en una melaza óptica."

Luego agrega: "Para que la frecuencia de oscilación sea tan exacta e inmutable como se requiere es necesario proteger a los átomos de los campos magnéticos externos con una cuádruple aislación".

Y enseguida nos alcanza un extraño lente por medio del cual, cuando se observa los cilindros que rodean al reloj, puede percibirse claramente el trazo verde fluorescente de la luz láser empleada para lanzar los átomos de cesio en un vuelo de alrededor de un segundo durante el cual son sometidos a dos interacciones sucesivas, una al subir y otra al bajar.

El tiempo atómico francés se fija a partir del funcionamiento continuo de varios relojes y su comparación periódica. Estos datos se obtienen de once laboratorios y resulta de las lecturas de alrededor de veinte relojes de cesio. Los investigadores ahora propusieron a la Agencia Espacial Europea agrupar en un solo sistema los mejores relojes atómicos del mundo. Este grupo, denominado ACES (Atomic Clock Ensemble in Space) se embarcará en la estación Alpha para su utilización en el 2002 o 2003. Entre los objetivos del ACES figura realizar una escala de tiempo mundial de muy alta performance y accesible para todos. La impuntualidad, para entonces, ¿estará en vías de extinción? Bien sur!

Por Nora Bär

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