Tiempo helado

Investigadores de la División de tiempo y frecuencia del CENAM (Centro Nacional de Metrología), consiguieron que átomos de Cesio reduzcan su velocidad a tan sólo unos cuantos centímetros por segundo, esto es 10 mil veces más lento que su velocidad normal. Hasta el momento los científicos del CENAM son los primeros en lograr este fenómeno en México utilizando una técnica desarrollada a principios de los noventa y galardonada con el premio Nóbel de física en 1997.

Para hacer más lento el movimiento de un átomo se le “golpea” con un rayo láser que viaja en la dirección opuesta, al igual que una persona que trata de caminar contra un fuerte viento, el átomo disminuye su velocidad al chocar contra las partículas que componen el haz láser. Para lograrlo se utiliza una trampa magneto–óptica, esto es una esfera metálica del tamaño de una melón en cuyo interior, encerrados en un campo magnético, se propagan seis rayos de luz láser dispuestos en pares opuestos que cubren los tres ejes cartesianos (arriba-abajo, izquierda-derecha, adelante – atrás) . En la esfera, el Cesio es inyectado en estado gaseoso y por la forma en que están acomodados los haces de luz láser cualquier átomo que se mueva en la cámara en algún momento pasará por la región donde se intersectan los seis rayos de luz, aquí es donde la nube de átomos ultrafríos se forma.

Se les llama átomos ultrafríos porque desacelerar un átomo es igual a enfriarlo. La temperatura es una manifestación macroscópica de la agitación de los átomos que componen un cuerpo. A mayor agitación de los átomos mayor es la temperatura, a menor agitación menor temperatura. Debido a la enorme lentitud con que los átomos se mueven en la trampa magneto-óptica, su temperatura es también extremadamente baja (tan sólo una millonésima de grado Kelvin sobre el cero absoluto). Las temperaturas más bajas que el universo puede producir de manera natural se encuentran en el espacio profundo y son cercanas a los 3 Kelvin, (–270 oC). Los objetos creados en el CENAM con átomos de Cesio ultrafríos, a tan solo 1 millonésima de Kelvin, se encuentran entre los objetos más fríos del universo.

El objetivo del proyecto es desarrollar el reloj atómico más exacto jamás construido en nuestro país, su precisión será tal que para retrasarse un segundo habrán de pasar por lo menos diez millones de años. Su función habrá de ser convertirse en el patrón nacional de tiempo y apoyar a la industria y a la investigación científica en las variadas aplicaciones que requieren de la medición del tiempo con alta exactitud, como son: la sincronización de redes de comunicación y de transmisión de electricidad, la navegación aérea y marítima, la investigación astronómica y los sistemas GPS, entre otras muchas.

Actualmente sólo Inglaterra, Estados Unidos, Alemania ,Francia y Holanda cuentan con relojes de este tipo, pero debido a las necesidades de la industria que exigen menor incertidumbre en la medición de tiempo son ya varios los países que trabajan en pro de desarrollar equipos similares.

Otros usos que persiguen estos experimentos con átomos ultrafríos de Cesio es la posibilidad de definir el kilogramo en función del peso de una cantidad determinada de átomos, aunque esto todavía es lejano por el nivel de avance del trabajo experimental.