Para hacer que un reloj pulsar sea más preciso que un reloj atómico, esto es lo que necesita: un DeLorean que viaje en el tiempo y una afición desmesurada por los años 80.
Explorando la competencia
Entonces, ¿quieres desbancar el reloj atómico como estándar de tiempo? Esto es a lo que te enfrentas:
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El SA.45 funciona con 120 mW, pesa 35 gramos y tiene una incertidumbre de aproximadamente 5,000 femto (es decir, [matemática] 5 \ veces 10 ^ {- 12} [/ matemática]). Eso aumenta a una incertidumbre de un segundo cada 6,000 años más o menos.
Para que el reloj púlsar supere eso, necesitarás poder sostener un radiotelescopio preciso en tu mano. Estaré esperando.
La liga de las grandes máquinas
Pero supongamos que tiene el presupuesto y el espacio de sobra, y le gustaría un poco menos de incertidumbre que 5,000 femto. ¿Sería mejor instalar un radiotelescopio o uno de los relojes atómicos más grandes y malos? Bueno, eso depende de cuándo te traiga exactamente tu deLorean.
En 1983, David W. Allan publicó la primera (y única) salva en el reloj pulsar (corto, silencioso): la guerra del reloj atómico. Con la audaz afirmación “Millisecond Pulsar Rivals Best Atomic Clock Stability”, calculó que la incertidumbre en el período del pulsar PSR 1937 + 21 era del orden de 20 femto, o solo el 0.4% de la incertidumbre de los SA.45. (Y así se llamaba la variación de Allan.) ¡Toma eso, relojes atómicos! Esta medición del púlsar tiene la incertidumbre de aproximadamente 1 segundo en 1,5 millones de años.
Lamentablemente, el reinado (inexistente) del púlsar llegó a su fin en 1993 cuando el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología puso en línea a su propio chico malo, el reloj de haz de cesio NIST-7. Después de dos años de operación y calibración, se manifestó que los errores típicos en el funcionamiento del NIST-7 eran poco menos de 10 femto. A partir de ahí, todo es cuesta abajo para el reloj pulsar:
El NIST-F1 es un reloj de fuente de cesio (por lo tanto, F) que se puso en funcionamiento en 1999. Inicialmente planeado para alcanzar 1 femto de incertidumbre, actualmente opera a aproximadamente 0,31 femto de incertidumbre. NIST-F1 se mantiene funcionando junto con su hermano mayor y su eventual reemplazo, el NIST-F2 (no en el gráfico) que se puso en línea en 2014. Planificado para operar a menos de 0.1 femto, los problemas operativos lo limitan actualmente a aproximadamente 0.17 femto . Eso sigue siendo bastante bajo. Para poner este ridículo logro en perspectiva, si el NIST-F1 y el NIST-F2 hubieran estado funcionando desde la edad de los dinosaurios, durante 65 millones de años, hoy habrían acumulado una incertidumbre de entre un tercio y un quinto de segundo .
Entonces, ¿por qué el reloj del púlsar no puede ponerse al día? Resulta que hay una limitación fundamental, observada originalmente por David Allen: los púlsares están a miles de años luz de distancia de la Tierra y, por lo tanto, sus señales electromagnéticas tienen que pasar a través de cualquier cosa que se encuentre en el medio. Dado que ese espacio no es el vacío perfecto (aunque casi), la velocidad de la luz varía (muy ligeramente) a lo largo del viaje, dando lugar a variaciones en el tiempo de viaje, así como a diferencias entre los tiempos de las señales en diferentes frecuencias. La única forma de corregir eso sería controlar el vacío del espacio a lo largo de esos miles de años luz, y es seguro decir que estamos lejos de eso como civilización.
En conclusión, para tener un reloj pulsar mejor que un reloj atómico, básicamente deberías ser este tipo.
