Un haz de láser atraviesa una cubeta de vidrio con vapor de cesio. Los átomos del vapor se mueven caóticamente, como una multitud en una estación: cada uno entra en el haz, permanece un instante y vuelve a salir. Su estado interno —algo así como la orientación de un pequeño imán— cambia bajo la acción de la luz. Si todos los átomos fueran idénticos e inmóviles, la señal sería uniforme. Pero se mueven, y ese movimiento estropea la imagen.
Cuando un átomo entra en el haz, su pequeño imán puede estar orientado en cualquier dirección. Es como si cada nuevo transeúnte eligiera al azar con qué mano llevar la maleta. Esa aleatoriedad crea ruido en la señal. Los científicos midieron este ruido en una instalación real y lo compararon con los cálculos. Resultó que en frecuencias por debajo de 100 kHz, la principal fuente de ruido es el propio paso de los átomos por el haz, no sus transiciones internas.
Comprender este ruido es necesario para crear sensores más sensibles. Estos sensores basados en vapor atómico pueden medir campos magnéticos con una precisión de fracciones diminutas, así como detectar campos eléctricos débiles. Nuestra teoría ayuda a separar la señal útil del ruido causado por los propios átomos.
El cesio se utiliza en los relojes más precisos del mundo. El átomo de cesio oscila 9 192 631 770 veces por segundo: esta es la definición del segundo.