El primer reloj de pulsera atómico del mundo mantendrá el tiempo en tu viaje a Marte

John Patterson es un relojero humilde en Kauai, Hawái, quien, durante los últimos cinco años, ha estado realizando silenciosamente el primer reloj atómico a nivel de consumidor del mundo. Dejen pasar mil años y este reloj solo perderá un segundo de precisión. Tómalo a profundidad bajo el agua, dentro de un infierno: el tiempo sigue avanzando. O, si te sientes aventurero, llévalo al espacio. Llévatelo a marte.

Se mantendrá el tiempo.

Patterson tiene un Ph.D. en neurociencia, pero él ha volcado su propia capacidad intelectual en la relojería. Dirige su compañía, Bathys Hawaii, desde su casa en Garden Isle. "La filosofía siempre fue que no era solo un hombre rico que merecía tener un buen reloj", dice. Inverso. Bathys proviene de la palabra griega " baño ", Que significa" profundo "- literal y figurativamente. Mientras que sus relojes se mantendrán verdaderos a grandes profundidades, su reloj atómico también se mantendrá verdadero a grandes alturas. Las alturas de marte

Una subvención de $ 200 millones de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de la Defensa llevó a la creación del pequeño chip atómico dentro del Bathys Hawaii Cesium 133, explica Patterson. Pero una vez que descubrió que los chips estaban disponibles para su compra, tomó un "viejo reloj OMEGA" que había guardado en un cajón, lo vendió en eBay, compró un chip atómico y, con la ayuda de uno o dos otros hawaianos. - Tengo que trabajar.

Sabía que tenía que usar los chips atómicos para su verdadera llamada: los relojes. El segundo internacional, después de todo, está definido por el cesio: su frecuencia de radiación es de 9,192,631,770 Hz, que los científicos en la década de 1950 conectaron con el tiempo de efemérides. Mientras que otros relojes son víctimas de efectos relativistas a altas velocidades, los relojes de cesio no lo hacen. La frecuencia sigue siendo la misma, por lo que el tiempo sigue siendo preciso. Así que Patterson, con el chip en la mano, se puso a trabajar. Pronto, tenía un reloj de pulsera increíblemente preciso que funcionaba; él llevó el prototipo a Kickstarter en 2014. En solo unos días, casi había duplicado su objetivo de recaudación de fondos.

Inverso habló con Patterson sobre la tecnología detrás del reloj Cesium 133, sobre los viajes espaciales y sobre qué tan pronto todos tendremos sus propios relojes atómicos. (Pista: Pronto. Pero puede que no sean relojes, per se.)

¿Cómo funciona el Cesio 133?

Es bastante complejo. No solo tuvimos que diseñar el reloj con este chip, una batería recargable, etcétera, sino que también tuvimos que diseñar un dispositivo externo tipo estación base que funcione para cargar el reloj. Pero, principalmente, funciona para ajustar el reloj con la mayor precisión posible. Estos relojes se pueden configurar en menos de 100 nanosegundos, es decir, cien mil millones de segundos, en el tiempo estándar internacional exacto para el mundo. Una vez que están configurados, tienen una precisión de un segundo en mil años. El reloj que está en su teléfono o computadora, la mayoría solo tiene una precisión de aproximadamente 200 milisegundos. Ese es el error que este reloj desarrolla en 200 años.

¡El GPS está listo! Esto reduce un pulso de tiempo preciso para configurar el Cesio 133 en 20 mil millonésimas de segundo.

Una foto publicada por Bathys Hawaii (@bathys_hawaii) en

Tuvimos que copiar lo mismo que hacen los militares cuando quieren poner uno de sus relojes atómicos. Incluso los receptores GPS están apagados por varios cientos de milisegundos: la computadora pasa todo el tiempo procesando los datos de ubicación, y no el tiempo. Así que tuvimos que crear nuestra propia unidad de GPS que se centra básicamente en pasar los datos de tiempo sin demora alguna. Simplemente lo extrae del espacio y lo envía directamente al reloj sin demora alguna.

Por lo que entiendo, los relojes de cesio son atractivos no solo por su precisión, sino también porque mantienen su precisión en muchas condiciones.

Sip. La temperatura es una cosa importante en el cronometraje. Por lo tanto, puede subir hasta unos 150 grados Celsius o bajar hasta unos 20 grados Celsius, y se mantiene preciso.

Una vez que configura este reloj con precisión, si lo conecta al acelerómetro, la brújula y las unidades internas de inercia en su teléfono, que básicamente registran la inclinación, la aceleración y todo eso, puede actuar como su propio GPS, sin Tener que estar en contacto con el GPS. Puede rastrear con precisión su ubicación hasta 10 centímetros por día, por meses.

Hay tantas tecnologías posibles que podrían salir de eso. Si usted es bombero en la ciudad de Nueva York y tiene que apresurarse a un rascacielos en llamas, perderá su GPS, por lo que no podrá comunicar su posición a otros bomberos. Pero si todos hubieran sincronizado este reloj, solo podría hablar sobre las frecuencias de radio regulares, y podría decirles dónde estaban. No importa si están en una cueva, en un edificio en llamas o bajo el agua: en cualquier lugar donde no pueda obtener el GPS, puede obtener su ubicación.

O el espacio.

O el espacio. O en un túnel con tu auto-auto.

¿Podría este reloj ser algo que la gente que quería ir a Marte podría usar para mantener el tiempo?

Primero que nada, una pequeña nota al margen: en realidad estaba en la lista corta para estar en uno de los hábitats de Marte. El de aquí en Hawai. Llegué a la selección final. Escogieron seis, y yo estaba en la final 30. Creo que era demasiado viejo, y me alegro mucho de no haber podido hacerlo. Salieron el otro día, y ahora estoy como, "Estoy muy contento de que no sea yo". El chico está besando a su esposa por primera vez en un año, me gusta, "Demonios no".

Un reloj regular funcionaría en el espacio hasta cierto punto. Un reloj de cuarzo mantendrá el tiempo en el espacio, no es como si no funcionara en absoluto. Pero hay efectos relativistas de moverse rápido.

Si su GPS no tiene en cuenta el tiempo de viaje hasta el satélite, en lugar de poder ubicarlo dentro de seis o siete pies como lo hace su teléfono en este momento, sale a 35 kilómetros. Así de importante es que se tenga en cuenta el efecto relativista. La velocidad de la luz y la velocidad del satélite es tan rápida que cambia ligeramente el tiempo.

Es muy fácil explicar cómo funciona el cesio. Básicamente, la manera de pensarlo es que el cesio es casi como un espejo. Si lo haces vibrar a la frecuencia exacta de esos nueve mil millones de ciclos por segundo, actúa como un espejo. Cualquiera que sea la energía que le dispares se dispara a ti. En cualquier otra frecuencia, es como un pedazo de terciopelo negro: absorbe la energía. Justo cuando llega a esa frecuencia exacta, y lo estás bombardeando con tu microondas, de repente, todas tus microondas comienzan a rebotar. Y eso significa que lo has clavado.

Esa es una característica física del cesio. No tiene nada que ver con nada radiactivo. El cesio es como el mercurio, casi, es un líquido. Cuando lo calientas, se convierte en gas. Dentro de la pequeña celda, hay un pequeño calentador que calienta el gas, lo bombardea con ondas de radio y busca este reflejo. El estándar internacional actual por un segundo es ese número de vibraciones.

Eso nunca cambia: vas al espacio, eso es lo mismo. Te acercas a la velocidad de la luz, no cambia. Mientras que si tomas un reloj de cuarzo o un reloj mecánico y comienzas a llevarlo a velocidades súper rápidas, las cosas cambiarían y ya no serían precisas.

¿Estos chips encontrarán su camino en otras tecnologías pronto?

Creo que verás esta tecnología en tus teléfonos inteligentes y en tus autos autónomos en aproximadamente cinco años. Probablemente será más como el GPS que aparece en su teléfono. De repente verás esta tecnología miniaturizada hasta el punto en que podría caber en un teléfono. En este momento, el chip es del tamaño de una caja de cerillas de un elegante restaurante. Es bastante grande, y no se puede hacer mucho más pequeño debido a las cosas de empaquetado de la física que tienen que encajar allí. Pero si pudieran miniaturizarlo un nivel más, aparecería en todas partes. La tecnología no es cara de hacer, definitivamente se podría hacer. Así que diría que cinco o seis años, pero realmente no espero que el suizo sea el único. Espero más, como Samsung, o Apple, o Google para ser el uno.

Esta entrevista fue editada por brevedad y claridad.