Una habitación insonorizada donde se afina un diapasón: el más mínimo susurro desajusta la afinación. En el mundo de las mediciones atómicas de alta precisión, ese susurro es el campo magnético. Desplaza sutilmente las frecuencias de transición, y para obtener una referencia fiable, los físicos tenían que calibrar el campo meticulosamente. Para el potasio-40 esto era especialmente tedioso: de cada millón de átomos de potasio, solo 117 son del isótopo deseado, por lo que reunir un haz denso para los métodos tradicionales era casi imposible.

En el nuevo trabajo se procedió de otra manera: en lugar de medir el campo y restar su influencia, se eligieron un par de transiciones que apenas reaccionan al campo. Es como afinar un diapasón no en el silencio, sino de modo que él mismo no oiga el ruido. Las dos transiciones entre los subniveles hiperfinos, α y β, son insensibles al campo magnético en primer orden. Sus frecuencias dependen débilmente de las fluctuaciones del campo, y la diferencia de frecuencias permite eliminar el campo de los cálculos por completo.

El experimento se realizó en una trampa de rayos cruzados de 1064 nm, donde un gas fermiónico degenerado de 40K se enfrió hasta 0.3 TF. Primero se localizaron aproximadamente las resonancias con pulsos π gaussianos; luego se realizó espectroscopía de Ramsey con dos pulsos π/2 cuadrados de 0.15 ms de duración. Las frecuencias de transición se extrajeron de las oscilaciones de población al variar el tiempo de evolución libre. Para eliminar el desplazamiento por efecto Stark de campo alterno creado por la trampa, las frecuencias se midieron a varias intensidades y se extrapolaron a intensidad cero.

La coherencia de Ramsey alcanzó 378 ms a un campo de 0.76 G y cayó a 108 ms a 2.35 G. Tras la extrapolación a intensidad cero de la trampa y el promediado con pesos inversos a la varianza, se obtuvo A = −h × 285.730536(2) MHz. La incertidumbre total de 2 Hz se compone de las contribuciones del ruido magnético, la extrapolación del desplazamiento Stark y las incertidumbres de los factores g. No se detectaron desplazamientos por densidad: al variar la densidad en un factor de 8, el valor de A solo cambió en fracciones de hercio.

Ahora el potasio-40 se sitúa a la par de 6Li, 87Rb y 133Cs en cuanto a la precisión de la constante hiperfina. El método no requiere blindaje magnético ni calibración del campo, lo que simplifica los experimentos y reduce los errores sistemáticos. El diapasón está afinado: ya no oye el ruido del campo magnético, y su tono puede utilizarse como referencia para calibrar campos, ajustar resonancias de Feshbach y determinar interacciones de espín.