Peines ópticos: relojes de alta precisión

Peines ópticos: relojes de alta precisión
Por Enrique Castro Camus, el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) en la Gaceta de Ciencia y Tecnología EMISIÓN (Conacyt)

La medición del tiempo se ha vuelto de gran importancia en nuestra vida cotidiana, no solo para llegar a una cita a tiempo, la medición precisa del tiempo ha permitido sincronizar computadoras en todo el mundo que manejan los mercados bursátiles, nos ha permitido desarrollar la tecnología de posicionamiento global (GPS) que cada día se usa más para transitar por nuestras calles y carreteras, etc.

Hoy en día la medición de tiempo oficial, por ejemplo en el Centro Nacional de Metrología, se lleva a cabo usando relojes atómicos los cuales utilizan átomos de cesio que absorben microondas a de una frecuencia muy particular (9,192,631,770 ciclos por segundo), el reloj atómico ajusta las microondas para que sean absorbidas por el cesio y con ese ajuste puede entregar una referencia de tiempo que tiene la impresionante precisión de aproximadamente de una parte en cien millones (100,000,000), es decir, aproximadamente 0.000,01 segundos de retraso o adelanto por día. Sin embargo el desarrollo de los llamados láseres ultrarrápidos en combinación con los avances en fibras ópticas nos ha permitido la generación de los llamados peines ópticos. Un peine óptico es un tipo muy especial de luz blanca.

La luz blanca que nos llega del sol o de un foco contiene todos los colores que van desde el violeta hasta el rojo de manera continua, sin embargo la luz de un peine óptico contiene un número muy grande de colores separados por franjas vacías (como los dientes de un peine de pelo) como se muestra en la figura, de tal forma que genera una especie de regla muy fina del espectro de colores.

Esta regla puede ser utilizada como referencia para medir con gran precisión el color de la luz, y debido a que el color de la luz está asociado a su frecuencia, que a su vez es está relacionado con tiempo que toma a la luz recorrer una longitud de onda, esto nos permite medir tiempos con una precisión aun mayor que la que tienen los relojes atómicos llegando a una parte en diez billones 10,000,000,000,000, es decir,  unos 0.000,000,001 segundos de retraso o adelanto al día. Se espera que en los próximos años los relojes atómicos en el mundo sean reemplazados por dispositivos que utilicen peines ópticos.

Estos relojes más precisos pueden dar lugar a nuevas tecnologías tan útiles como el GPS y nos permitirán explorar una serie de fenómenos en la naturaleza que hasta hoy no se habían podido medir.

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