Los investigadores determinaron experimentalmente una propiedad del cadmio llamada longitud de onda mágica que se considera esencial para el desarrollo de los relojes más precisos jamás imaginados. Los investigadores esperan que esto permita relojes atómicos simples y robustos tan precisos que puedan usarse para mejorar nuestra comprensión deteorías actuales e incluso pruebas de nueva física.
¿A qué hora lo haces? ¿Qué tal ahora? El tiempo cambia constantemente pero no cambia constantemente. Suena confuso, pero desde la época de Einstein hemos sabido que el tiempo progresa a diferentes velocidades dependiendo de dónde estés. Esto esprincipalmente debido al efecto de la gravedad, cuanto mayor es la gravedad en su vecindad, el tiempo más lento avanza en relación con el lugar donde la gravedad es más débil. Para nosotros, esta diferencia es imperceptible, pero los relojes atómicos de alta precisión pueden medirla.
Sin embargo, estas diferencias imperceptibles en la velocidad del paso del tiempo están lejos de ser triviales. Las mediciones precisas del tiempo en realidad pueden ayudar a los investigadores a medir otras cantidades correspondientes que se relacionan con cómo fluye el tiempo en un lugar específico. Por ejemplo, dada la forma en que aumenta la fuerza gravitacionalaltera el paso del tiempo, la densidad del material debajo de sus pies podría medirse con precisión con un reloj lo suficientemente preciso, y este tipo de información podría ser útil para quienes estudian volcanes, tectónica de placas y terremotos.
Sin embargo, medir el tiempo con las precisiones requeridas para tales fines es un desafío inmensamente complejo. Los relojes atómicos de última generación basados en la vibración de átomos como el cesio, por ejemplo, funcionan con una incertidumbre, lo contrario de la precisión- en la región de 1x10-16 o hasta 16 decimales. Esto es extremadamente preciso para la medición de distancia y, por lo tanto, se utiliza en la tecnología actual del sistema de posicionamiento global GPS. Pero los investigadores se esfuerzan por una precisión aún mayor y un tipo de relojpuede ofrecer incertidumbres tan bajas como 1x10-19 o hasta 19 decimales. El reloj de celosía óptico promete ofrecer tal precisión.
propuesta por primera vez por el profesor Hidetoshi Katori del Departamento de Física Aplicada en 2001, la idea es atrapar una gran cantidad de átomos en una red de láseres. Con muchos átomos atrapados, sus vibraciones se pueden medir simultáneamente, lo que mejora enormemente la precisión dela medición del tiempo. Los isótopos de cadmio son ideales ya que tienen algunas propiedades que ayudan a reducir el ruido en este tipo de sistema cuántico. Pero para crear un reloj basado en este principio hay varios obstáculos que superar, y los investigadores acaban de saltaruno.
"Determinamos experimentalmente la llamada 'longitud de onda mágica' para el cadmio, que es uno de los parámetros esenciales para operar el reloj de red óptica", dijo el científico investigador Atsushi Yamaguchi de RIKEN. "En un reloj de red, la red óptica creada por interferenciapatrones de luz láser, cuya longitud de onda está relacionada con los átomos que necesita la red. La longitud de onda óptima o "mágica" para construir una red alrededor de los isótopos de cadmio es de alrededor de 419.88 nanómetros, que es casi exactamente el valor de 420.10 nanómetros que originalmente teníamos.predicho."
Una característica importante de los isótopos de cadmio que los hace ideales para relojes de celosía es que son más robustos a los cambios en su entorno que muchos otros átomos e isótopos. Una aplicación que los investigadores buscan es la capacidad de realizar mediciones en diferentes ubicaciones con el mismodispositivo, lo que significa que debe ser relativamente portátil, por lo que ayuda a ser robusto. Con la teoría vigente, los investigadores ahora desean evaluar el rendimiento de dicho reloj.
"Se requiere una evaluación cuidadosa y detallada para que los científicos en diferentes campos puedan hacer uso de este instrumento de alta precisión", explicó Katori. "Tal dispositivo nos dará la oportunidad de estudiar y tal vez algún día desafiar ideas establecidas en cosmología como la generalrelatividad y quizás incluso las constantes fundamentales de la naturaleza "
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Materiales proporcionados por Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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