Relojes atómicos explicados
publicado por Richard N Williams on 20th abril, 2009
Es un reloj atómico radiactivo?
An reloj atómico mantiene el tiempo mejor que cualquier otro reloj. Incluso mantienen el tiempo mejor que la rotación de la Tierra y el movimiento de las estrellas. Sin el reloj atómico, la navegación por GPS sería imposible, Internet no se sincronizaría, y la posición de los planetas no se conocería con la suficiente precisión para lanzar y controlar las sondas espaciales y los módulos de aterrizaje.
Un reloj atómico no es radiactivo, no depende de la descomposición atómica. Por el contrario, un reloj atómico tiene una masa oscilante y un muelle, al igual que los relojes normales.
La gran diferencia entre un reloj estándar en su hogar y un reloj atómico es que la oscilación en un reloj atómico se encuentra entre el núcleo de un átomo y los electrones circundantes. Esta oscilación no es exactamente paralela a la rueda de equilibrio y la espiral de un reloj reloj, pero el hecho es que ambos usan oscilaciones para controlar el paso del tiempo. Las frecuencias de oscilación dentro del átomo están determinadas por la masa del núcleo y la gravedad y la "primavera" electrostática entre la carga positiva en el núcleo y la nube de electrones que lo rodea.
¿Cuáles son los tipos de reloj atómico?
Hoy, aunque hay diferentes tipos de reloj atómico, el principio detrás de todos ellos sigue siendo el mismo. La principal diferencia está asociada con el elemento utilizado y los medios para detectar cuándo cambia el nivel de energía. Los diversos tipos de reloj atómico incluyen:
El reloj atómico Cesium emplea un rayo de átomos de cesio. El reloj separa los átomos de cesio de diferentes niveles de energía por campo magnético.
El reloj atómico de hidrógeno mantiene los átomos de hidrógeno en el nivel de energía requerido en un contenedor con paredes de un material especial para que los átomos no pierdan su estado energético más alto demasiado rápido.
El reloj atómico Rubidium, el más simple y compacto de todos, usa una celda de vidrio de gas rubidio que cambia su absorción de luz a la frecuencia óptica de rubidio cuando la frecuencia de microondas circundante es la correcta.
El reloj atómico comercial más preciso disponible en la actualidad utiliza el átomo de cesio y los campos magnéticos y detectores normales. Además, los átomos de cesio se detienen al pasar de un lado a otro por rayos láser, reduciendo pequeños cambios en la frecuencia debido al efecto Doppler.
¿Cuándo se inventó el reloj atómico? reloj atómico
En 1945, el profesor de física de la Universidad de Columbia Isidor Rabi sugirió que se podría hacer un reloj a partir de una técnica que desarrolló en 1930 llamada resonancia magnética de haz atómico. Por 1949, la Oficina Nacional de Estándares (NBS, ahora el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, NIST) anunció el primer reloj atómico del mundo utilizando la molécula de amoníaco como fuente de vibraciones, y por 1952 anunció el primer reloj atómico que usa átomos de cesio como fuente de vibración, NBS-1.
En 1955, el Laboratorio Nacional de Física (NPL) en Inglaterra construyó el primer reloj atómico de haz de cesio utilizado como fuente de calibración. Durante la próxima década, se crearon formas más avanzadas de los relojes atómicos. En 1967, la 13th Conferencia general sobre pesos y medidas definió el segundo SI en función de las vibraciones del átomo de cesio; ¡el sistema de mantenimiento del tiempo del mundo ya no tenía una base astronómica en ese punto! NBS-4, el reloj atómico de cesio más estable del mundo, se completó en 1968 y se utilizó en los 1990 como parte del sistema de tiempo NPL.
En 1999, NPL-F1 comenzó a funcionar con una incertidumbre de partes 1.7 en 10 a la potencia 15th, o una precisión de aproximadamente un segundo en 20 millones de años, por lo que es el reloj atómico más preciso jamás creado (una distinción compartida con un estándar similar en París).
¿Cómo se mide el tiempo del reloj atómico?
La frecuencia correcta para la resonancia de cesio particular ahora se define por acuerdo internacional como 9,192,631,770 Hz, de modo que cuando se divide por este número, la salida es exactamente 1 Hz, o 1 ciclo por segundo.
La precisión a largo plazo alcanzable por el reloj atómico de cesio moderno (el tipo más común) es mejor que un segundo por millón de años. El reloj atómico de hidrógeno muestra una mejor precisión a corto plazo (una semana), aproximadamente 10 veces la precisión de un reloj atómico de cesio. Por lo tanto, el reloj atómico ha aumentado la precisión de la medición del tiempo alrededor de un millón de veces en comparación con las mediciones realizadas por medio de técnicas astronómicas.
Sincronizando a un reloj atómico
La forma más sencilla de sincronizar con un reloj atómico es usar un servidor NTP dedicado. Estos dispositivos recibirán la señal de reloj atómico del GPS o las ondas de radio de lugares como NIST o NPL.
Este post fue escrito por Richard N Williams
Cecilia Chavez es una técnica autora y especialista en el servidor y Tiempo industria sincronización NTP. Richard N Williams en Google+
