dimecres, 10 de febrer de 2010

Nou rellotge atòmic

Científics del NIST (National Institute of Standards and Technology) han donat a conéixer un dels seus projectes més ambiciosos, la construcció d'un rellotge atòmic amb una precisió superior a la de l'estàndard de temps vigent, el NIST F-1, que és d'un segon cada 60 milions d'anys.

Com vaig indicar en altres entrades, aquesta millora és el fruit de l'investigació sobre la tecnologia òptica necessària per a excitar convenientment els àtoms que produïxen les transicions energètiques que mesurem per tal de fixar el transcurs del temps. Per la seua part, el NIST F-1, actual estàndard, utilitza una tecnologia de "font de cesi" amb refrigeració per làser, com es pot apreciar en el següent diagrama:

Els làsers utilitzats en el NIST F-1 compacten els àtoms de Cesi i els refreden fins a temperatures de l'ordre del zero absolut (-273.15ºC). A més en permeten un moviment vertical a través de la cavitat de microones, on els àtoms són excitats, guanyant energia que poc després cedixen davant el detector que permet determinar la freqüència dels fotons emesos en tornar al seu estat energètic natural.

En el nou rellotge es mesuren les variacions entre els estats energètics d'un sol ió d'alumini, que és excitat per làsers que emeten radiacions ultraviolades sincronitzats amb la freqüència d'oscil·lació d'aquest i li provoquen un moviment. La detecció d'un sol ió és possible gràcies a un segon àtom associat que emet energia si es troba en moviment. La freqüència d'oscil·lació de l'àtom d'alumini observat és de l'ordre de 1,1·10^15 Hz, d'on s'en deriva una precisió de 1 segon cada 3700 milions d'anys. (Per a donar un ordre de magnitud: l'estàndard actual treballa a 9,192631770·10^9 Hz, és a dir, un milió de vegades més lent).

El problema, segons els investigadors, és ara la definició del segon, que comença a encontrar limitacions pràctiques en haver-se descobert aquest nou sistema, molt més precís que l'estàndard de cesi actual. Les aplicacions d'aquest rellotge són múltiples: base de temps per al sistema GPS, verificacions de suposicions dins de la teoria de la relativitat d'Einstein, o determinar un valor més precís de la constant de Planck, un valor de molta importància en mecànica quàntica.

1 comentari:

Unknown ha dit...

Però com es possible ¡¡¡¡¡¡¡¡¡ aquest blog va guanyant si cap cada cop més. Boníssim l'article del nou rellotge atòmic, ara ja només cal esperar que eixes possibles aplicaciones es duguen a terme. Ja feia temps que no entraba, això de no tindre messenger et deixa desplaçat del món.