El desarrollo tecnológico más importante en lo que va del año es la aparición del primer reloj nuclear. Pocos estarían en desacuerdo.
Dos equipos independientes han creado los primeros relojes de precisión usando núcleos radiactivos. Tanto el equipo de la Universidad Técnica de Viena como el equipo chino de la Universidad Tsinghua utilizan un cristal de Torio 229 que es estimulado con luz láser ultravioleta.
Los reportes de estos grupos a comienzos de junio mostraron que sus diseños proporcionan una exactitud extraordinaria, pero ambos representan apenas el inicio de una carrera por las actualizaciones y mejoras.
Desde que inició este siglo se concibió la idea de construir un dispositivo capaz de medir el tiempo con mayor estabilidad y precisión que los relojes atómicos; estos usan transiciones de los electrones en un átomo para medir intervalos de tiempo extremadamente pequeños. Este año se acaba de dar un gran paso al montar un reloj nuclear que funciona con base en las transiciones energéticas que ocurren en el núcleo de un átomo de Torio. Ahora, son los protones y neutrones los que se reacomodan en el interior de los núcleos atómicos y que, al hacerlo, emiten luz.
Los primeros relojes en la historia de la cronometría usaron la fuerza de gravedad con una masa oscilante que marcaba el ritmo. Los relojes de péndulo, los de arena y los más antiguos que funcionaban con agua dependían todos de la fuerza gravitacional para su funcionamiento. Luego llegaron los relojes que hacen uso de la fuerza electromagnética. A comienzos del siglo pasado se comenzó a usar el cuarzo, el cual presenta el fenómeno de la piezoelectricidad. La piezoelectricidad ocurre cuando al presionar un cristal de cuarzo este genera un pulso eléctrico y al revés, al someter al cuarzo al estímulo de un pulso eléctrico, se contrae. El curioso comportamiento hizo posible que en los años 20 aparecieran los relojes que, de esa manera, recurrían al electromagnetismo para medir el tiempo.
En la década de los 50 se incursionó en la tecnología atómica con la medición precisa de los niveles de energía de un átomo. Desde entonces, los relojes atómicos han sido los instrumentos más exactos en el arte de medir el tiempo.
La historia está dando un paso más en la medición temporal: los relojes nucleares llegaron finalmente y prometen ser hasta diez veces más precisos que los atómicos.
Es curioso que el desarrollo de la cronometría haya transitado por las fuerzas fundamentales de la naturaleza: la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza débil y la fuerza fuerte son las cuatro interacciones de la naturaleza y en ese orden histórico han posibilitado la medición de tiempo con el desarrollo de dispositivos rítmicos.
Los nuevos relojes nucleares funcionan con el núcleo del elemento Torio 229. Este es un isótopo radiactivo del Torio que tiene 90 protones en su núcleo. Los protones están acompañados normalmente por 142 neutrones mientras que el isótopo que se está usando tiene solo 139 neutrones.
El Torio 229 no existe en forma natural; su vida media es relativamente corta en términos geológicos por lo que los átomos de este tipo que debieron estar en la corteza terrestre se desintegraron ya por completo. Actualmente se produce de manera artificial en los reactores nucleares donde aparece como subproducto del Uranio 233.
Para el empleo práctico de este elemento los especialistas han crecido cristales de fluoruro de calcio fuertemente dopado (es decir, contaminado) con Torio. El cristal es fácilmente manipulable y permite la implementación sencilla de la instrumentación necesaria.
Mientras que los relojes atómicos deben ser enfriados y mantenidos al vacío, los relojes nucleares funcionan a temperatura ambiente en estado cristalino. Por la naturaleza del proceso de emisión no son afectados por el ruido electromagnético del ambiente y tiene un potencial de precisión mucho mayor que los relojes atómicos.
Los dispositivos que fueron anunciados hace unas semanas todavía no alcanzan los estándares de exactitud que se esperan, pero el principio de funcionamiento asegura que pronto superarán con mucho a los relojes actuales.
Los primeros relojes de péndulo que diseñó el físico Christiaan Huygens en 1656 perdían entre 10 y 15 segundos al día. Luego se colocó al mecanismo en una campana al vacío y se implementaron mejoras que permitieron alcanzar precisiones mayores. Los relojes de péndulo lograron tener errores de menos de 0.01 segundos por día.
Luego vendrían los primeros relojes de cuarzo diseñados en laboratorio que actualmente logran desviaciones de un segundo en un año y menores.
La llegada de los relojes atómicos de Cesio en 1955 tenía precisiones de 1 segundo en 300 años y actualmente no perderían ni un segundo en 300 millones de años.
Los nuevos medidores de tiempo se llaman relojes atómicos ópticos y su error es tan bajo que se retrasarían o adelantarían un segundo cada 30 mil millones de años, es decir: más del doble de la edad del universo.
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