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Breve Panorama Histórico de la medición del tiempo. J. Mauricio López R. Centro Nacional de Metrología. E volución de la medición del tiempo. últimos 400 años. 1,E-13. 1,E-12. Primeros relojes atómicos. 1,E-09. 1,E-08. Cristales de cuarzo. Estabilidad segundos / día.

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Presentation Transcript
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Breve Panorama Histórico de la medición del tiempo

J. Mauricio López R.

Centro Nacional de Metrología

slide2

Evolución de la medición del tiempo

últimos 400 años

1,E-13

1,E-12

Primeros relojes atómicos

1,E-09

1,E-08

Cristales de cuarzo

Estabilidad

segundos / día

Cronómetro de Harrison

1,E-05

segundos/día

5,E-05

Péndulo

UTC

1,E-02

1,E-01

1,E-01

2,E+00

7,E+00

1

2

3

4

5

6

7

9

8

1,E+00

5,E+00

1,E+03

1600

1700

1800

1900

2000

Año

slide3

La observación de los objetos celestes sirvió como referencia para medir el paso del tiempo

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Los astros: las manecillas del reloj

La cultura Maya deja evidencia de su enorme capacidad de medir el paso del tiempo en base a observaciones astronómicas

Pirámide de Kukulkan (~1000 AC)

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Relojes de fuego utilizados en la Edad Media principalmente en los monasterios para la medición del tiempo

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Las clepsidras fueron instrumentos de medición tiempo que operaban en base al flujo de agua. El diseño de estos instrumentos llego a ser en algunos casos muy complejo

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Los relojes de sol fueron utilizados durante siglos para la medición de tiempo. Algunos de ellos fueron diseñados tomando en cuenta las coordenadas geográficas del lugar donde eran utilizados.

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La aparición de los artefactos mecánicos trajo consigo importantes avances en la medición del tiempo

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La invensión de la muelle como fuente de energía para el funcionamiento de los relojes mecánicos constituyó un importante paso en el perfeccionamiento de la medición del tiempo

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El péndulo

Galileo utiliza el periodo de oscilación del péndulo simple como una medida del paso del tiempo. El periodo de oscilación del péndulo simple es mucho más rápido que el periodo de rotación de la tierra lo que favorece su uso en la medición de tiempo en procesos de cuya duración en menor que un día

Galileo Galilei (1564-1642)

: la latitud de la posición del péndulo

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Galileo observó por primera vez que el movimiento oscilatorio de un péndulo podría ser utilizado para la medición del tiempo. Posteriormente los péndulos fueron acoplados a mecanimos de engranes para construir relojes que en su momento fueron los de mayor exactitud

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La aparición de los cristales de cuarzo fue sin duda un importantísimo momento que perfeccionaría significativamente la medición del tiempo por medio de relojes electrónicos.

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Una interesante combinación de osciladores de cuarzo y experimentos en la mecánica cuántico abrió la posibilidad de construir lo que posteriormente se les llamaría relojes atómicos

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La calibración de la transición hiperfina del estado base del Cesio-133

El gráfico muestra la comparación entre la duración de segundos astronómicos y segundos atómicos. Se observa la inestabilidad de los segundos astronómicos. Mediciones similares fueron realizadas entre 1957 y 1967 en el National Physical Laboratory (NPL) de Inglaterra para calibrar la transición hiperfina del estado base del átomo de Cesio-133 cuyos resultados derivaron posteriormente (1967) en la adopción de una defición para el segundo en términos del áotmo de Cesio-133

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Resolution 1 of the 13th CGPM (10-16 October 1967)

The 13th Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM),

Considering

 That the definition of the second adopted by the Comité International des Poids et Mesures (CIPM) in 1956 (Resolution 1) and ratified by Resolution 9 of the 11th CGPM (1960), later upheld by Resolution 5 of the 12th CGPM (1964), is inadequate for the present needs of metrology,

 That at its meeting of 1964 the Comité International des Poids et Mesures (CIPM), empowered by Resolution 5 of the 12th CGPM (1964), recommended, in order to fulfil these requirements, a caesium atomic frequency standard for temporary use,

 That this frequency standard has now been sufficiently tested and found sufficiently accurate to provide a definition of the second fulfilling present requirements,

 That the time has now come to replace the definition now in force of the unit of time of the Système International d'Unités by an atomic definition based on that standard,

Decides

The SI unit of time is the second defined as follows:

"The second is the duration of 9 192 631 770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground state of the caesium 133 atom";

Resolution 1 adopted by the CIPM at its meeting of 1956 and Resolution 9 of the 11th CGPM are now abrogated.

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Se desarrollan los relojes de fuente atómica (~1995)

Las técnicas de manipulación de átomos con luz permiten enfriar gas de Cesio a temperaturas extremadamente bajas, 1 microKelvin sobre el cero absoluto o menores. Esta técnica puede ser usada para crear relojes atómicos de muy alta exactitud los cuales requerirían operar por más de 10 millones de años para acumular un segundo de error en la medición de tiempo

g

z

y

x