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Avance: los relojes atómicos más nuevos pueden resolver las estructuras internas de la Tierra

Avance: los relojes atómicos más nuevos pueden resolver las estructuras internas de la Tierra

Los relojes atómicos portátiles ultraprecisos están al borde de un gran avance. Un equipo internacional liderado por científicos del Universidad de Zurich muestra que es posible utilizar la última generación de relojes atómicos para resolver estructuras dentro de la Tierra.

Un equipo internacional encabezado por astrofísicos Philippe Jetzer y Ruxandra Bondarescu de la Universidad de Zúrich está convencido de que los relojes atómicos portátiles ultraprecisos harán que la identificación de depósitos minerales o recursos hídricos ocultos dentro de la Tierra mediante relojes sea una realidad en la próxima década. Dicen que estos relojes proporcionarán la medida más directa del geoide: la verdadera forma física de la Tierra. También será posible combinar relojes atómicos mediciones a métodos geofísicos existentes para explorar el interior de la Tierra.

Hoy en día, el geoide de la Tierra, la superficie de potencial gravitacional constante que extiende el nivel medio del mar, solo se puede determinar indirectamente. En los continentes, el geoide se puede calcular rastreando la altitud de los satélites en órbita. Elegir la superficie adecuada es un problema complicado y de múltiples valores. La resolución espacial del geoide calculado de esta manera es baja, aproximadamente 100 km.

[caption id = "attach_1221" align = "aligncenter" width = "519"] Un prototipo inicial de reloj atómico de alta precisión, ACES (Atomic Clock Ensemble in Space), ya se llevará al Laboratorio Espacial Columbus en la Estación Espacial Internacional (ISS) en 2014. [Fuente de la imagen:Agencia Espacial Europea ESA, D. Ducros][/subtítulo]

El uso de relojes atómicos para determinar el geoide es una idea basada en la relatividad general que se ha discutido para el últimos 30 años. Los relojes ubicados a diferentes distancias de un cuerpo pesado como nuestra Tierra marcan a diferentes velocidades. Del mismo modo, cuanto más cerca está un reloj de una estructura subterránea pesada, más lento hace tictac: un reloj colocado sobre un mineral de hierro funcionará más lento que uno que se encuentra sobre una cueva vacía. "En 2010 Los relojes atómicos ultraprecisos han medido la diferencia de tiempo entre dos relojes, uno colocado 33 centímetros por encima del otro ", explica Bondarescu antes de agregar:" El mapeo local del geoide a una altura equivalente de 1 centímetro con relojes atómicos parece una ambición, pero al alcance de tecnología de reloj atómico ".

Según Bondarescu, si un reloj atómico se coloca al nivel del mar, es decir, a la altitud exacta del geoide, se podría colocar un segundo reloj en cualquier lugar del continente siempre que esté sincronizado con el primer reloj. La conexión entre los relojes se puede realizar con cable de fibra óptica o vía satélite de telecomunicaciones siempre que la transmisión sea lo suficientemente fiable. El segundo reloj marcará más rápido o más lento, dependiendo de si está por encima o por debajo del geoide. La medición local del geoide se puede combinar con otras mediciones geofísicas como las de los gravímetros, que miden la aceleración del campo gravitacional, para tener una mejor idea de la estructura subterránea.

Para 2022 como muy pronto, uno de esos relojes atómicos portátiles ultraprecisos volará al espacio a bordo de un Satélite de la ESA," dice Profesor Philippe Jetzer, el delegado suizo de la misión satelital STE-Quest cuyo objetivo es probar la teoría de la relatividad general con mucha precisión. Ya en 2014 o 2015, el “Conjunto de reloj atómico en el espacio ACES"Debe ser llevado al Estación Espacial Internacional ISS. ACES es un prototipo inicial que aún no tiene la precisión de STE-QUEST.

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