reloj con ondas de materia
© Cortesía de Damon Inglés, Universidad de California en Berkeley
Holger Müller en su laboratorio (a la derecha)
El físico alemán, Holger Müller, desde niño se interesó por conocer, "¿qué es el tiempo?" y mientras experimentaba sobre la teoría de la relatividad descubrió que las ondas de la materia se comportan como péndulos que pueden ser capaces de medir la hora como un reloj.

"Cuando yo era muy joven, leyendo libros de ciencia, siempre me pregunté por qué había tan poca explicación sobre lo que es el tiempo", dijo Müller, según el informe del Laboratorio Nacional Lawrence de Berkeley en Estados Unidos, el 10 de enero.

"Desde entonces, a menudo me preguntaba: '¿Cuál es la cosa más simple con que se puede medir el tiempo, el sistema más simple en que se siente el paso del tiempo?", dijo el científico, que ahora es invitado del laboratorio Berkeley.

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© Damon Inglés / UC Berkeley
Reloj Compton. Espejos y lentes en este banco óptico preparan seis rayos láser para capturar átomos fríos en el interferómetro de átomos (en la parte trasera).
Müller define a su método como el "reloj Compton", ya que se basa en la "frecuencia Compton" de una onda de materia.

Este reloj puede llegar a ser "100 mil millones de veces más preciso que los mejores relojes atómicos actuales, que emplean iones de aluminio", señala, y las mejoras en la técnica podrían aumentar su precisión por sobre los relojes atómicos, incluyendo aquellos relojes de cesio que ahora se utilizan para definir el segundo, dijo el especialista.

"Este es un experimento hermoso y bien diseñado, pero va a ser polémico y debatido acaloradamente", dijo a su vez, John Close, físico cuántico de la Universidad Nacional Australiana en Canberra, según informa Berkeley.

"¿Es la frecuencia de Compton de átomos, un reloj o no?" planteó Holger, como una pregunta de gran relevancia en la física cuántica, y a la vez respondió: "Sí, se trata de un reloj. He hecho uno, y funciona", según el informe.

La técnica del tiempo de Müller también podría servir para medir la masa, advierte el estudio. En vez de tener un cilindro de platino como el peso equivalente a un kilógramo, guardado en una bóveda, ellos creen que la técnica de la onda de la materia de Müller ofrece una nueva manera de tener una propia referencia del kilógramo.

"La idea de que la materia podía ser vista como una onda fue objeto de la tesis de doctorado de Louis de Broglie en 1924, quien tomó la idea de Albert Einstein, sobre que la masa y la energía son equivalentes (E = mc 2) y la combinó con la idea de Ernst Planck de que toda la energía se asocia con una frecuencia", señala el estudio.

"La Idea de De Broglie que la materia puede actuar como una onda fue honrada con el Premio Nobel de Física en 1929", agrega.

Los científicos de Berkeley explican el uso de la materia como un reloj, sin embargo, parecía inverosímil "porque la frecuencia de la onda, llamada Compton, o frecuencia de Broglie, parecía ser inobservable. E incluso si pudiera ser vista, las oscilaciones eran demasiado rápidas para medir".

Müller estaba investigando desde hace dos años una teoría de Albert Einstein, que explica cómo el tiempo se puede poner más lento en un campo gravitatorio. Para poder comprobar esto construyó lo que se llama un interferómetro de átomos, que hacía comportarse a los átomos en forma de ondas y así podía medir su interferencia.

Fue en ese momento que pensó en la aplicación del reloj, ya que las repetidas ondas le recordaban al péndulo que se balancea para medir la hora, pero acá se trataba de una frecuencia de oscilación incluso millones de veces más altas que las oscilaciones de la luz visible.

Finalmente, el científico logró medir sus datos y confirmó que la frecuencia de Compton, de una sola partícula, es tan útil para medir el tiempo como un reloj. Y pudo confirmar que el tiempo se pone más lento cuando la partícula está en movimiento.

Él estaba probando la teoría de la relatividad en que "entre dos gemelos, el que viaja a otra estrella vuelve más joven que el que se queda atrás", señala el estudio.

"Esto sucede también con los átomos de cesio. Cuando un átomo se aleja y vuelve, ha oscilado menos veces que el que se quedó fijo; y este número menor de oscilaciones puede ser mesurable", destaca Müller. Esto revelaría cuando el tiempo transcurre más lentamente.

El científico profundizó en el tema de su experimento y propuso hacer un patrón de masa en función del tiempo lo que proporciona una nueva forma de realizar la medida.

El planteó además durante la Conferencia internacional General de Pesas y Medidas, sustituir el kilogramo estándar con una medida más fundamental. Esta puede hacerse con un cristal muy puro de silicio, conocido como una esfera de Avogadro, que se fabrica de forma tan precisa que el número de átomos dentro se conoce con gran precisión.

Ante la pregunta ¿Qué es el tiempo? Müller dice que "no creo que nadie nunca tendrá una respuesta definitiva, pero sabemos un poco más sobre sus propiedades".

"El tiempo es física, tan pronto como hay una partícula con masa, pero definitivamente es algo que no requiere más de una partícula masiva para su existencia. Sabemos que una partícula sin masa, como un fotón, no es suficiente ", destaca Müller.

Uno de sus proyectos está el de impulsar su técnica para partículas aún más pequeñas, como los electrones o positrones incluso, y crear un reloj de antimateria.

"Él tiene la esperanza de que algún día será capaz de decir la hora usando las fluctuaciones cuánticas en el vacío", destaca Berkeley. Finalmente en la mecánica cuántica, la masa se puede utilizar para medir el tiempo, y viceversa.