unidad

segundo

La unidad base del tiempo en el SI, utilizada para cuantificar las vidas medias de los estados.
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Descripción

El segundo es la unidad base del tiempo en el SI, definida por una constante física precisa: la duración de 9,192,631,770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133. Esta definición, adoptada en 1967, vincula la unidad de tiempo a una propiedad atómica invariante en lugar de a ciclos astronómicos. En el contexto de la física cuántica, el segundo es la vara de medir para las vidas medias de los estados: cuánto tiempo permanece una partícula o sistema en un estado cuántico particular antes de decaer o transicionar.

Historia

Históricamente, el segundo se definió como 1/86,400 de un día solar medio, pero las irregularidades en la rotación de la Tierra llevaron a la necesidad de una definición más estable. La definición basada en cesio fue adoptada por la Conferencia General de Pesas y Medidas en 1967, y refinada en 1997 para especificar las condiciones del átomo de cesio en reposo a una temperatura de 0 K.

Cómo funciona

El segundo se realiza en relojes atómicos, que utilizan radiación de microondas para excitar átomos de cesio entre dos niveles de energía hiperfinos. El reloj cuenta las oscilaciones de la radiación que está exactamente en resonancia con esta transición, y por definición, 9,192,631,770 oscilaciones equivalen a un segundo. Esto proporciona un estándar de tiempo extremadamente estable y reproducible, con una precisión de aproximadamente una parte en 10^16. En experimentos que miden vidas medias de estados, como los que involucran iones atrapados o isómeros nucleares, el segundo (o sus submúltiplos) se utiliza para registrar cuánto tiempo persiste un estado antes de decaer.

En la práctica

El segundo es la base de la navegación GPS, la sincronización de telecomunicaciones y la medición global del tiempo. En la investigación, la medición precisa del tiempo es esencial para estudiar las vidas medias de los estados cuánticos, como en los experimentos sobre transiciones nucleares de escandio-45 e iones atrapados mencionados en el corpus.

Dato curioso

La definición actual del segundo es tan precisa que los relojes ópticos modernos, que utilizan átomos como el estroncio, son incluso más exactos que el estándar de cesio y podrían algún día redefinir el segundo.

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