Un reloj que no fallará en 3.700 millones de años

El reloj más preciso del mundo no atrasará jamás. Para cuando su tictac se desvíe un segundo, la galaxia de Andrómeda habrá colisionado con la Vía Láctea y nuestro Sistema Solar estará traspapelado en alguna esquina del universo. Antes, incluso, el Sol se convertirá en un horno que evaporará los océanos de la Tierra y aniquilará cualquier forma de vida.

Un grupo de físicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EEUU acaba de presentar un reloj atómico experimental, basado en las vibraciones de un único átomo de aluminio, que no perdería ni ganaría un segundo en los próximos 3.700 millones de años. Su precisión duplica la del anterior récord, conseguido con un átomo de mercurio.

Su exactitud es útil para buscar errores en las teorías de Einstein

Al lado del nuevo artilugio, el utilizado actualmente para fijar la hora en EEUU parece un reloj comprado en un mercadillo. El cronómetro de los estadounidenses el NIST-F1, basado en el átomo de cesio se desvía un segundo cada 100 millones de años.

La extremada precisión de la nueva máquina, un aparato estrafalario del tamaño de un frigorífico conocido como reloj de lógica cuántica, no es un alarde gratuito de los científicos. Tiene miles de aplicaciones, como el perfeccionamiento del Sistema de Posicionamiento Global (GPS, en sus siglas en inglés). Con relojes más precisos a bordo de los satélites que alimentan el GPS, los errores del sistema se podrían reducir a ínfimas fracciones de milímetro, lo que facilitaría el aterrizaje de aviones sin piloto, la búsqueda de víctimas en unas coordenadas concretas por los equipos de rescate o el acierto milimétrico al disparar un misil teledirigido.

Pero las aplicaciones del reloj de lógica cuántica, cuyos entresijos se publicarán próximamente en la revista Physical Review Letters, van mucho más allá. El dispositivo podría servir para poner a prueba las leyes físicas que gobiernan el universo. "Este estudio es un hito en la historia de los relojes atómicos", asegura el investigador James Chou, responsable de buena parte del nuevo reloj.

Sus usos van desde el manejo de naves sin piloto al tiro de misiles

No exagera. La inconcebible precisión del cronómetro podría detectar minúsculas variaciones, propuestas por algunos físicos teóricos, en la velocidad de la luz en el vacío, que también define el ritmo de propagación de la gravedad según las teorías de Albert Einstein; o la constante de Planck, uno de los pilares de la mecánica cuántica.

También podría testar con exactitud la dilatación del tiempo, predicha por la teoría de la relatividad y verificada por primera vez en 1959. Según esta hipótesis, bajo diferentes intensidades del campo gravitatorio, un observador podría ver el reloj de otra persona retrasarse respecto al suyo. La gravedad arquea el espacio-tiempo como una bola de bolos en una cama elástica. Cuanto más se dobla esta red, más lentamente transcurre el tiempo. Y como la gravedad es más débil en la Estación Espacial Internacional que en la superficie de la Tierra, subir el reloj de lógica cuántica a la órbita terrestre serviría para medir este efecto y buscar errores en las teorías de Einstein.

Las entrañas del nuevo aparato del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EEUU no se parecen en nada a las de un reloj de péndulo. En el cronómetro cuántico, el tictac viene dado por los cambios de estado, las vibraciones de un átomo de aluminio cargado eléctricamente.

Este elemento es una excepcional fuente de latidos estables del reloj pero, según señalan en el organismo estadounidense, sus propiedades no se pueden manipular ni detectar con la tecnología láser actual.

Los científicos tienen que utilizar un chivato para saber qué está pasando dentro del cronómetro. Cuando este ion, atrapado en una trampa electromagnética, pierde o gana energía, otro átomo asociado, de magnesio, reacciona y es detectado por un peine de frecuencias láser, una especie de cazador de los colores de la luz. Las versiones antiguas de estos relojes empleaban berilio, menos eficiente que el magnesio.