La rotación de la Tierra ha sido desde siempre el reloj natural frente al cual debían compararse los relojes mecánicos, desde el simple reloj de péndulo hasta el más avanzado cronómetro digital. En el año 1900, el segundo fue definido como “la unidad de tiempo equivalente a la fracción 1/86.400 de la longitud media del día”. 86.400 es la cantidad de segundos que hay en 24 horas.
Pero la rotación de la Tierra no es un reloj exacto. De manera muy lenta, su velocidad de giro varía. Algunas de las causas más relevantes son la atracción gravitatoria de la Luna sobre la masa de agua de los océanos y mares de la Tierra (las mareas), y la fusión de los glaciares.
Para solucionar este inconveniente, los físicos desarrollaron en 1949 el primer de reloj atómico. Este tipo de relojes se basan en un patrón de medida mucho más preciso y estable: la frecuencia de resonancia natural de un átomo. O lo que es lo mismo, el tiempo que necesita para cambiar entre dos de sus estados de energía. De esta manera, en 1967 el segundo fue redefinido como “la duración de 9.192.631.770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del cesio 133”.
Como cualquier aficionado a la electrónica sabe, contar casi 10 mil millones de pulsos en un segundo no es nada fácil. Y ni hablar de realizar esa cantidad de mediciones sobre el estado de energía de algo tan pequeño como un átomo. Es por eso que durante mucho tiempo la fabricación y mantenimiento de este tipo de relojes era algo exclusivo de los gobiernos o universidades, que cuentan con los conocimientos y el dinero necesario para realizar este tipo de desarrollos.
Sin embargo, la miniaturización y masificación de los componentes electrónicos permiten que algunos aficionados puedan intentar construir uno de estos relojes ultra precisos en casa. De hecho, existe una comunidad de unos 400 hobbystas que trabajan en ello. Se llaman a sí mismos “Time Nuts”, y dedican su tiempo libre a la búsqueda del reloj más preciso posible. Tom Van Baak, un programador Unix retirado, es uno de ellos.
Van Baak comenzó, hace una década, la construcción de lo que hoy es el reloj atómico mas preciso en manos de un particular. De hecho, es aun más preciso que el de muchos laboratorios nacionales. Su capacidad le permite realizar algunos experimentos impresionantes. Hace dos años, se dio cuenta de que tenía la posibilidad de ofrecer a sus hijos la demostración de uno de los efectos predicho por la teoría general de la relatividad de Einstein. Una demostración que el propio Einstein no pudo realizar con la tecnología disponible en su época.
La teoría general de la relatividad de Einstein predice que la gravedad retarda el paso del tiempo, efecto conocido como “dilatación del tiempo”. Cuanto mayor es la intensidad local del campo gravitatorio, mayor es el efecto de la dilatación del tiempo. Tom se propuso medir esta variación, simplemente llevando su reloj a un sitio más alto, donde la fuerza de la gravedad fuese ligeramente menor, y luego comparar la “hora” de su aparato con la de los demás relojes atómicos.
Cargó en su coche a los niños y a su reloj, y manejó hasta una montaña. La altura en el lugar era de unos 2000 metros, y Tom permaneció allí un par de días. Mientras que los niños disfrutaban del paisaje, calculo cual sería el efecto de la menor gravedad local sobre su reloj.
Al llegar a casa, pudo comprobar cómo su reloj difería en 22 nanosegundos de los utilizados como patrón, exactamente lo que él, utilizando la teoría general de la relatividad de Einstein, había predicho.
No estamos seguros de que los hijos de Tom hayan comprendido que fue lo que quiso mostrarles su padre. Pero hay algo que es seguro: Tom Van Baak es la envidia de sus compañeros de hobby.
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