Reloj atómico (NIST-F1)

Un reloj atómico es el tipo de reloj más preciso del mundo, diseñado para medir el tiempo de acuerdo con las vibraciones dentro de los átomos. Se dice que NIST-F1, el reloj atómico estándar de los Estados Unidos, es tan preciso que no ganaría ni perdería un segundo en más de 30 millones de años. Los relojes atómicos se utilizan para coordinar sistemas que requieren una precisión extrema, como la navegación del Sistema de posicionamiento global (GPS) e Internet. Un grupo de relojes atómicos ubicados en varios lugares del mundo se utiliza en conjunto para establecer la hora universal coordinada (UTC).

Como un reloj regular, un reloj atómico mantiene el tiempo de acuerdo con la oscilación, que es una variación o movimiento periódico entre dos entidades o entre dos estados de una sola entidad, creado por cambios en la energía. En un reloj impulsado por péndulo, por ejemplo, la oscilación es el movimiento hacia adelante y hacia atrás del péndulo (el oscilador). Dicho reloj mantiene el tiempo de acuerdo con la frecuencia de oscilación del péndulo, que será más o menos precisa, dependiendo de una serie de variables. La precisión de un reloj atómico, por otro lado, depende del hecho de que un átomo, al que se hace oscilar, siempre vibrará a la misma frecuencia.

En 1945, Isidor Rabi, profesor de física en la Universidad de Columbia, propuso que las vibraciones atómicas podrían usarse para mantener el tiempo, basándose en algo que había desarrollado llamado resonancia magnética de haz atómico. Cuatro años más tarde, la Oficina Nacional de Estándares (ahora el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología) había desarrollado un reloj atómico que usaba las vibraciones de las moléculas de amoníaco. NIST-F1, el estándar actual de Estados Unidos, utiliza átomos de cesio; éste y un reloj atómico estándar similar en París son los relojes más precisos jamás fabricados.

Los primeros relojes atómicos comerciales basados ​​en cesio fueron fabricados por National Company, una empresa con sede en Massachusetts; Frequency Electronics, FTS y Hewlett-Packard (HP) se encuentran entre las empresas que los producen en la actualidad. Los relojes atómicos nunca se han utilizado ampliamente en productos de consumo porque suelen ser grandes y consumen demasiada energía. Recientemente, sin embargo, NIST desarrolló un mecanismo de relojería atómico que supera estos problemas. Aproximadamente del tamaño de un grano de arroz y con una precisión de un segundo en 126 años, el nuevo mecanismo pronto podría fabricarse en chips de computadora y usarse en dispositivos portátiles del mercado de consumo, como radios, sistemas GPS y teléfonos celulares.