Relojes atómicos y la importancia de llegar a tiempo
Los relojes atómicos más precisos, disponibles en el mercado, tienen un margen de error menor a 1 segundo por cada 3 millones de años. ¿Por qué la necesidad de ser tan exacto? Es una buena pregunta cuando la gestión de nuestro tiempo, en la vida cotidiana, ¡parece una ciencia tan inexacta!
Si bien la precisión de estos relojes puede parecer impresionante, no son ni de cerca tan buenos como los relojes de laboratorio, que son 100 veces más precisos. La investigación está en marcha para hacerlos aún mejores. Dejando de lado la búsqueda de relojes cada vez más precisos, que puedan aprobar o refutar las leyes de la física, los relojes atómicos se han convertido en una necesidad cotidiana en el mundo moderno.
¿Cuáles son los usos prácticos de un reloj atómico?
Los relojes atómicos se caracterizan por dos valores físicos: precisión y estabilidad sobre período de tiempo preestablecido. Un reloj es seleccionado en función de su uso. Menos precisos pero de alta fiabilidad, los relojes atómicos son fácilmentedisponibles y baratos en el mercado, pero nos hemos centrado en las relojes más precisos que pueden funcionar de manera autónoma.
Gracias a estos relojes, muchas aplicaciones han revolucionado nuestras vidas, sin saberlo.
La precisión de los sistemas de navegación por satélite depende de la sincronización adecuada de estos relojes - una diferencia de sólo un microsegundo puede conducir a un error de posicionamiento de 300 metros-. Por tanto, la sincronización debe tener una precisión de 1/100 de un microsegundo. Los relojes de los satélites también deben ser capaces de funcionar, sin ser ajustados, durante, al menos, 12 horas. En otras palabras, estos relojes deben tener una precisión de menos de 1 segundo más de 140.000 años.
Europa ha desarrollado el sistema de navegación por satélite GALILEO, que será rival del GPS para el final de la década. Galileo será más preciso que el GPS y proporcionará una calidad de señal garantizada que abrirá nuevas aplicaciones, en particular para la navegación aérea. Thales participa, a través de su negocio de MIS, que ha desarrollado un reloj atómico para satélites segunda generación.
Otra actividad cotidiana, que se basa en relojes atómicos, son las telecomunicaciones. Cuando hacemos una llamada, o enviamos datos a través de una red, nuestra información viaja a través de diferentes operadores, sin saber quiénes, o cuántos de ellos, existen. Esta información se envía en paquetes, que luego son puestos de nuevo juntos, una vez que llegan a su destino final.
Si las redes no están funcionando a la misma velocidad, la información puede perderse o las autopistas de datos pueden llegar a congestionarse. Para evitar esto, la Unión Internacional de Telecomunicaciones impone un criterio estándar para los operadores, lo cual limita la diferencia de velocidades entre dos redes. Estos requisitos de precisión - 1 segundo más de 3.000 años - sólo pueden ser satisfechos por los relojes atómicos.
El requisito de sincronización de la red se aplica no solo a las redes móviles de alta velocidad (4G), sino, también, a las redes de distribución de electricidad, que deben relacionar las fuentes de energía con frecuencias idénticas y fases sincronizadas. El desarrollo de las redes inteligentes ha hecho qdel uso de relojes de precisión, aún, más esencial.
Los bancos también necesitan relojes muy precisos, para garantizar los sellos de hora y fecha de las transacciones de alta frecuencia, con una precisión de microsegundos. Estos sistemas, generalmente, utilizan los relojes basados en receptores GPS especiales, diseñados para determinar la hora y la fecha de las transacciones, así como el orden en que se realizaron.
De distintas maneras, los relojes atómicos han transformado nuestra relación con el tiempo. Ya no medimos el tiempo en contra del movimiento de la Tierra, sino en contra del movimiento del átomo de cesio-133. El Tiempo Atómico Internacional (TAI) estableció el uso de 340 relojes atómicos ubicados en todo el mundo, por lo que ha sustituido las observaciones de los astrónomos. La única conexión, entre el tiempo y la rotación media de la Tierra, es la adición ocasional de un segundo salto (a menudo varios años de diferencia), para compensar la desaceleración del movimiento de rotación de la Tierra. Los relojes atómicos que se utilizan para realizar estas operaciones, deben ofrecer la más alta precisión y estabilidad en el tiempo. Así como hay relojes disponibles en el mercado, también se utilizan los mejores relojes atómicos de laboratorio en el mundo.
El TAI es una escala de tiempo, generada con la comparación de diferentes relojes, mediante la medición del diferencial de los relojes con el del GPS de un satélite particular, en el mismo momento exacto (sincronización de reloj de vista común). Con el fin de tener una escala de tiempo que es predecible con antelación, muchos países generan tiempo atómico local, estableciendo un reloj atómico por TAI.
Los nuevos usos de los relojes atómicos están surgiendo todos los días, con especial participación de GPS y otros sistemas de navegación por satélite.
Galileo funciona