En los laboratorios donde los átomos se enfrían casi hasta el cero absoluto, cualquier cambio diminuto del campo magnético desajusta todos los parámetros. Los sensores habituales —las placas de Hall o las bobinas con núcleo de ferrita— se colocan a varios centímetros de la cámara de vacío porque ellos mismos generan interferencias. Pero esa distancia implica que no detectan el campo justo donde se encuentran los átomos.
Los físicos del Instituto de Óptica Cuántica de la Sociedad Max Planck optaron por otro camino: convirtieron la propia nube de átomos de rubidio-87 en un instrumento de medición. Dos pulsos láser débiles "rozan" los átomos sin destruir la nube. Según cómo absorben la luz los átomos, se puede calcular el desdoblamiento de los niveles de energía en el campo magnético: el efecto Zeeman. Cuanto más intenso es el campo, mayor es el desdoblamiento y con más precisión "informan" los átomos sobre su entorno.
Pero los átomos no solo miden, también corrigen. Para eliminar la deriva lenta del campo, que alcanzaba los 70 nanoteslas por hora, los científicos aplicaron un filtro de Kalman: un algoritmo matemático que predice el siguiente valor a partir de las mediciones anteriores, igual que un conductor experto anticipa el comportamiento del coche en una carretera resbaladiza. El filtro controlaba las bobinas de compensación y el campo se estabilizó. El precio de la precisión es un ligero aumento de las fluctuaciones aleatorias entre disparos: de 1,8 a 2,0 nanoteslas.
Ahora los átomos ultrafríos no son solo objeto de estudio, sino un guardián sensible de su propia estabilidad. El mismo enfoque servirá para los relojes atómicos y los simuladores cuánticos, donde el campo magnético debe permanecer perfectamente uniforme durante horas.
El rubidio-87 es el mismo isótopo en el que se basan los relojes atómicos más precisos del mundo. Un segundo en ellos se define por 9 192 631 770 oscilaciones de la radiación asociada a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental de este átomo.