Reloj Atómico

Reloj atómico: qué es y cómo funciona

¿Qué es un reloj atómico?

Es un reloj que usa las frecuencias de resonancia de los átomos como su resonador. El resonador está regulado por la frecuencia de la radiación electromagnética de las microondas emitidas o absorbidas por la transición cuántica de un átomo o molécula.

Un reloj atómico está diseñado para medir la longitud exacta de un segundo, la definición de un segundo afirma que “El segundo es la duración de 9,192,631,770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133”. Esto quiere decir que se considera un átomo de cesio en reposo a 0 grados Kelvin.

¿Cómo funciona un reloj atómico?

Pongamos por ejemplo un reloj atómico de cesio, que es una estructura con un tubo de vacío y compuesta de distintos elementos. Todo comienza con una fuente de estos átomos, que se encuentran en diferentes niveles de energía.

– Láser A: los átomos de cesio pasan por un láser que disminuye al mínimo sus niveles de energía.

– En la cámara de microondas, la radiación de microondas se emite en la frecuencia justa para que los átomos que entren alcancen un estado excitado de energía.

– El divisor de frecuencia reduce las altas frecuencias de las microondas (más de 9.000 millones de ciclos por segundo) para facilitar el recuento.

– Imanes: Hay dos imanes a cada lado de la cámara de microondas. El primero garantiza que solo entren en ella átomos con poca energía. El segundo envía al detector los átomos recargados por el impacto de las microondas.

– El servomecanismo cambia la frecuencia de las microondas en la cámara para poner el mayor número posible de átomos de cesio en estado de excitación, de forma que aumente la intensidad de la señal luminosa.

– Láser B: Un segundo láser hace que los átomos en estado excitado de energía emitan luz.

– Detector: El detector, situado al final del tubo de vacío, capta los fotones emitidos por los átomos excitados.

¿Cuál fue el primer reloj atómico de la historia?

El primer reloj atómico fue un dispositivo de máser de amoníaco construido en 1949 en la Oficina Nacional de Normas de EE. UU. NIST). Era menos exacto que los relojes de cuarzo existentes, pero sirvió para demostrar el concepto.

¿Son precisos los relojes atómicos?

La precisión varía y mejora constantemente. Se estima un error de 1 segundo en aproximadamente 300 millones de años.


Fuentes
wikipedia.com
ecured.com
muyinteresante.es
mecatronicalatam.om

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