breve panorama histórico de la medición del tiempo j. mauricio lópez r. centro nacional de...
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Breve Panorama Histórico de la medición del tiempo
J. Mauricio López R.
Centro Nacional de Metrología
Evolución de la medición del tiempoúltimos 400 años
1,E-02
5,E-05
1,E-08
1,E-12
1,E-01
1,E+007,E+00
2,E+00
5,E+00
1,E-13
1,E-09
1,E-05
1,E-01
1,E+03
1 2 3 4 5 6 7 8
Año
se
gu
nd
os
/día
1600 1700 1800 1900 2000
Péndulo
Cristales de cuarzo
Primeros relojes atómicos
Est
abil
idad
se
gund
os /
día
9
UTC
Cronómetro de Harrison
La observación de los objetos celestes sirvió como referencia para medir el paso del tiempo
Pirámide de Kukulkan (~1000 AC)
Los astros: las manecillas del relojLa cultura Maya deja evidencia de su enorme capacidad de
medir el paso del tiempo en base a observaciones astronómicas
Relojes de fuego utilizados en la Edad Media principalmente en los
monasterios para la medición del tiempo
Las clepsidras fueron instrumentos de medición tiempo que operaban en base al flujo de agua. El diseño de estos instrumentos llego a ser en algunos casos muy
complejo
Los relojes de sol fueron utilizados durante siglos para la medición de tiempo. Algunos de ellos fueron diseñados tomando en cuenta las coordenadas
geográficas del lugar donde eran utilizados.
Reloj de arena
La aparición de los artefactos mecánicos trajo consigo importantes avances en la medición del tiempo
La invensión de la muelle como fuente de energía para el funcionamiento de los relojes mecánicos constituyó un importante paso en el
perfeccionamiento de la medición del tiempo
Galileo Galilei (1564-1642)
km
T 2
senwwp 0: la latitud de la posición del péndulo
g
lsen
g
lT 2...)
2(
4
112 max2
El péndulo
Galileo utiliza el periodo de oscilación del péndulo simple como una medida del paso del tiempo. El periodo de oscilación del péndulo simple es mucho más rápido que el periodo de rotación de la tierra lo
que favorece su uso en la medición de tiempo en procesos de cuya duración en menor que un día
Galileo observó por primera vez que el movimiento oscilatorio de un péndulo podría ser utilizado para la medición del tiempo. Posteriormente los péndulos fueron acoplados a mecanimos de engranes para construir relojes que en su
momento fueron los de mayor exactitud
La aparición de los cristales de cuarzo fue sin duda un importantísimo momento que perfeccionaría significativamente la medición del tiempo por medio de
relojes electrónicos.
Una interesante combinación de osciladores de cuarzo y experimentos en la mecánica cuántico abrió la posibilidad de construir lo que
posteriormente se les llamaría relojes atómicos
La calibración de la transición hiperfina del estado base del Cesio-133El gráfico muestra la comparación entre la duración de segundos astronómicos y segundos atómicos. Se observa la inestabilidad de los segundos astronómicos. Mediciones similares
fueron realizadas entre 1957 y 1967 en el National Physical Laboratory (NPL) de Inglaterra para calibrar la transición hiperfina del estado base del átomo de Cesio-133 cuyos resultados derivaron posteriormente (1967) en la adopción de una defición para el segundo en términos
del áotmo de Cesio-133
The 13th Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM),Considering
That the definition of the second adopted by the Comité International des Poids et Mesures (CIPM) in 1956 (Resolution 1) and ratified by Resolution 9 of the 11th CGPM (1960), later upheld by Resolution 5 of the 12th CGPM (1964), is inadequate for the present needs of metrology, That at its meeting of 1964 the Comité International des Poids et Mesures (CIPM), empowered by Resolution 5 of the 12th CGPM (1964), recommended, in order to fulfil these requirements, a caesium atomic frequency standard for temporary use, That this frequency standard has now been sufficiently tested and found sufficiently accurate to provide a definition of the second fulfilling present requirements, That the time has now come to replace the definition now in force of the unit of time of the Système International d'Unités by an atomic definition based on that standard,
Decides
The SI unit of time is the second defined as follows:
"The second is the duration of 9 192 631 770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground state of the caesium 133 atom";
Resolution 1 adopted by the CIPM at its meeting of 1956 and Resolution 9 of the 11th CGPM are now abrogated.
Resolution 1 of the 13th CGPM (10-16 October 1967)
Evolución de los relojes de Cesio
Se desarrollan los relojes de fuente atómica (~1995)
z
x
y
Las técnicas de manipulación de átomos con luz permiten enfriar gas de Cesio a temperaturas extremadamente bajas, 1 microKelvin sobre el cero absoluto o menores. Esta técnica puede ser usada para crear relojes atómicos de muy alta exactitud los cuales requerirían operar por más
de 10 millones de años para acumular un segundo de error en la medición de tiempo
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