Dos relojes de lutecio coinciden hasta la decimonovena cifra decimal

Un reloj no necesita tener agujas para medir el tiempo: puede contar una oscilación extremadamente regular de un átomo. Ahora, un equipo de Singapur comparó dos relojes ópticos construidos con iones de lutecio y comprobó que sus frecuencias coincidían con una incertidumbre próxima a una parte en diez mil trillones, o 10¹⁹. Es una de las verificaciones más exigentes alcanzadas para este tipo de instrumento.

Los relojes atómicos no miden el paso del tiempo por el movimiento de un mecanismo, sino por la frecuencia con que los átomos absorben o emiten luz. En este experimento, cada reloj contenía un solo ion del isótopo lutecio-176, atrapado y controlado con campos electromagnéticos. Los investigadores observaron una transición interna del ion que responde a luz de una frecuencia muy precisa; cada repetición de esa transición funciona como un pulso de referencia.

La dificultad no es solo construir una señal estable, sino demostrar que el reloj no está siendo desplazado de forma inadvertida por su entorno. Los campos magnéticos, la radiación térmica de los objetos cercanos, el movimiento del ion o las imperfecciones del montaje pueden alterar levemente la frecuencia medida. El equipo evaluó esos efectos en dos dispositivos independientes y los comparó mediante una técnica que los interrogaba con el mismo láser. Así pudo distinguir las diferencias propias de los relojes de las fluctuaciones del láser empleado para leerlos.

Tras unas 200 horas de mediciones acumuladas, los dos sistemas concordaron dentro de una incertidumbre estadística de 5,7 × 10⁻¹⁹; la parte sistemática de la diferencia se estimó en 1,0 × 10⁻¹⁹. En términos cotidianos, esas cifras no describen un reloj de pulsera más exacto, sino la capacidad de detectar desviaciones diminutas en una frecuencia atómica. La comparación también puso a prueba el cálculo de los errores que cada reloj podía tener: si esos cálculos estuvieran equivocados, los dos instrumentos tendrían más posibilidades de discrepar.

Medir el tiempo con este detalle interesa porque el tiempo y la gravedad están conectados. Según la relatividad general, un reloj situado a una altura distinta late a un ritmo apenas diferente. Relojes ópticos suficientemente precisos podrían servir, por ejemplo, para medir diferencias del campo gravitatorio equivalentes a cambios de altura de escala milimétrica. También ofrecen una herramienta para buscar posibles variaciones en constantes fundamentales o para someter a pruebas más finas a las teorías físicas.

El resultado no cambia por ahora la definición internacional del segundo ni convierte a los relojes de lutecio en un estándar de uso general. Para una futura redefinición se necesitan acuerdos internacionales, comparaciones entre laboratorios y una evaluación sostenida de distintos tipos de relojes. Además, ambos dispositivos de este estudio estuvieron en el mismo instituto, una condición útil para controlar muchas fuentes de error pero distinta de comparar relojes separados por grandes distancias. Aún así, comprobar que dos sistemas independientes pueden coincidir a esta escala refuerza la base experimental para usar el tiempo como una herramienta de medición cada vez más sensible.