Los rayos cósmicos serán los relojes del futuro

Los rayos cósmicos serán los relojes del futuro

Los muones, partículas ultraenergéticas creadas por los choques entre los rayos cósmicos y la atmósfera terrestre, pueden usarse para medir el tiempo con una increíble precisión.
| Crédito: Thomas Bormans en Unsplash.

Las partículas elementales que se generan mediante la interacción entre los rayos cósmicos y la atmósfera de la Tierra podrían revolucionar la medición del tiempo

Un método de cronometraje cósmico propone sincronizar todos los relojes en la Tierra: según un estudio, las colisiones entre los rayos cósmicos de alta energía y nuestra atmósfera generan partículas denominadas muones, que servirían para medir el tiempo con una precisión mucho mayor a la que alcanzan los métodos actuales. 

Una investigación realizada en la Universidad de Tokio, en Japón, propone una nueva metodología para medir el tiempo en la Tierra, que sería más precisa que las empleadas actualmente. Para ello, se emplearía una nueva tecnología basada en la detección de muones, las partículas ultraenergéticas que se producen cuando los rayos cósmicos impactan contra la atmósfera de nuestro planeta. 

Mirando nuevamente al cielo

El tiempo es un concepto ligado en forma indisoluble a la experiencia humana. Desde siempre, las civilizaciones que predominaron en los distintos continentes han buscado medirlo mirando hacia el cosmos: el Sol, la Luna o las estrellas fueron el parámetro elegido para precisar el paso del tiempo. Ahora, un científico japonés ha vuelto a mirar al cielo para proponer un nuevo método para medir el tiempo, pero a partir de los rayos cósmicos.

La muografía o tomografía de muones se basa en las propiedades de los muones, partículas elementales que se “desprenden” de los rayos cósmicos cuando llegan a nuestro planeta desde el espacio profundo, para medir la densidad y otras características de un objeto.

Estas partículas son capaces de atravesar estructuras sólidas, incluso lo hacen a cada segundo en nuestros cuerpos, sin que lo advirtamos. Gracias a esta técnica fue posible, por ejemplo, descubrir cavidades desconocidas en las pirámides egipcias. 

El profesor Hiroyuki Tanaka, autor del nuevo estudio publicado recientemente en la revista Scientific Reports, sostiene que los muones derivados de los rayos cósmicos podrían ser de gran importancia para lograr un “cronometraje cósmico” más preciso: de esta manera, el tiempo podría medirse con mayor exactitud y a través de técnicas más sencillas y seguras que las empleadas actualmente. 

Según una nota de prensa, aunque los relojes atómicos han estado haciendo esto durante décadas con buenos resultados, se trata de dispositivos grandes y costosos que fácilmente pueden verse afectados en su funcionamiento por distintos fenómenos. En cambio, el científico japonés cree que su nuevo método podría simplificar el proceso y superar las limitaciones actuales. 

El enfoque de "lluvia de muones" para sincronizar el tiempo parece muy adecuado en un sistema de posicionamiento espacial, porque evita un posible problema de seguridad que el GPS no puede detener. Las señales de GPS son artificiales y se pueden piratear, pero los rayos cósmicos no se pueden crear artificialmente, por lo que no se pueden falsificar. En la imagen se puede apreciar como funciona el nuevo sistema, detectando a los muones a medida que van llegando desde la atmósfera terrestre. | Crédito: Hiroyuki KM Tanaka.

Muones por todas partes

El enfoque se denomina sincronización del tiempo cósmico (CTS, según las siglas en inglés). Se sustenta en múltiples dispositivos independientes capaces de detectar los muones que llegan desde la atmósfera, que tendrán una firma única para cada evento de rayos cósmicos que los genera. Al compartir esta información, los dispositivos CTS pueden comunicarse entre sí y sincronizar sus relojes, de acuerdo con el momento en que se produjo el evento de rayos cósmicos. 

Como los impactos de rayos cósmicos de ultra alta energía ocurren alrededor de cien veces por hora en cada kilómetro cuadrado de la Tierra, su frecuencia y distribución es más que suficiente para que los dispositivos CTS funcionen juntos y en tiempo real. Según Tanaka, este sistema sería mucho más sencillo y económico de operar que los relojes atómicos, por ejemplo. 

Es importante tener en cuenta que una medición precisa del tiempo no es vital únicamente para ordenar las actividades humanas: las redes de telacomunicación, basadas en información satelital, los sistemas de posicionamiento y navegación, y prácticamente todas las herramientas de comunicación que empleamos en la actualidad, dependen de una sincronización precisa. Un mínimo error podría poner en jaque al sistema y generar todo tipo de consecuencias negativas. 

Referencia

Cosmic time synchronizer (CTS) for wireless and precise time synchronization using extended air showers. Tanaka, H.K.M. Scientific Reports (2022). DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-022-11104-z

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