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Un elemento olvidado podría ayudarnos a redefinir la forma en que medimos el tiempo.

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Un elemento de tierras raras que no recibe mucha mención podría convertirse en la clave para actualizar los relojes atómicos y volverse aún más preciso. Esto podría ayudarnos a explorar el espacio y rastrear satélites, e incluso a sincronizar las zonas horarias del mundo.

Los relojes atómicos usan las oscilaciones de los átomos bajo el fuego láser como una medida del tiempo, de la misma manera que un reloj de péndulo usa el balanceo de un péndulo. Pueden perder menos de un segundo en más de 50 millones de años, dependiendo de los elementos utilizados, pero los científicos quieren una precisión aún mayor.

Ahí es donde entra el lutecio (Lu). Ofrece un mayor nivel de estabilidad y un mayor grado de precisión que el cesio o el rubidio de los relojes atómicos actuales, según un equipo de investigadores del Centro de Tecnologías Cuánticas (CQT) en Singapur.

“El rendimiento máximo de un reloj se reduce a las propiedades del átomo: cuán insensible es el átomo a su entorno”, dice el investigador principal Murray Barrett.

“Yo llamaría al lutecio el mejor de su clase”.

Dado que el reloj atómico original fue diseñado en 1955, los científicos han estado experimentando con átomos de diferentes elementos, buscando los que podrían operar con el más alto nivel de precisión.

El cesio, el primer elemento que se usa en un reloj atómico, oscila a una frecuencia de microondas de 9,192,631,770 “tics” por segundo.

En los últimos años, se ha encontrado que otros elementos como el iterbio y el estroncio funcionan a frecuencias ópticas, (unas diez mil veces más rápido.)

Con más “tics” u oscilaciones en cada segundo, el tiempo se puede medir con mayor precisión.

No solo el lutecio opera a estas frecuencias ópticas, también tiene otro as en la manga: los cambios en la temperatura y la presión tienen muy poco efecto sobre él. Esa es la conclusión de seis meses de pruebas intensivas por parte del equipo de CQT.

Esos factores ambientales también son los que hacen que el cuarzo de los relojes tradicionales pierda gradualmente su sincronización con el tiempo real: son buenos, pero no perfectos. De la misma manera, tales factores pueden tener un impacto pequeño en la precisión de los relojes atómicos.

“Definitivamente hemos demostrado que Lu es el menos sensible a la temperatura de todos los relojes atómicos establecidos”, dice uno de los miembros del equipo, Kyle Arnold.

Además, más estudios sobre las propiedades del lutecio han demostrado que puede integrarse en un reloj atómico de la misma manera que el itterbio. Eso significa que la actualización no debería ser demasiado problemática.

Tener esa robustez y precisión dentro de un reloj atómico es bueno tanto para mantener el tiempo como para sacar estos relojes de los laboratorios especializados y llevarlos a situaciones más reales, dicen los científicos.

Y teniendo en cuenta las mediciones superfinas del tiempo puede ser vital en el estudio de todo, desde las fuerzas de la gravedad a la velocidad de la luz, la investigación en relojes atómicos que se vuelven más y más precisos no va a detenerse.

Sin embargo, todavía hay trabajo por hacer antes de que podamos construir un reloj de lutecio. Parte de la razón por la que se ha pasado por alto hasta ahora es que se necesita una técnica especial para promediar ciertos tipos de posibles imprecisiones.

Si bien el equipo de investigación ya ha resuelto cómo abordar esto, tiene algunos obstáculos más que superar.

“No veo que sea una tarea demasiado técnica y difícil de hacer, pero creo que la gente está esperando a ver cómo funciona esto”, dice Murray.

La investigación ha sido publicada en Nature Communications.

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