La Unidad de Tiempo y el Sistema Internacional de Unidades
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La Unidad de Tiempo y el Sistema Internacional de Unidades Mauricio López R. Centro Nacional de Metrología CENAM
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La Unidad de Tiempo y el
Sistema Internacional de Unidades
Mauricio López R.
Centro Nacional de Metrología CENAM
Contenido
0. Introducción
1. La unidad de tiempo
2. El SI y el segundo
3. Peines de frecuencia
4. Relojes ópticos
La Unidad de Tiempo y el
Sistema Internacional de Unidades
La persistencia de la memoria, Salvador Dalí, 1931
0. Introducción
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La Unidad de Tiempo y el
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Icono del Fuego NuevoCulturas prehispánicas en Mesoamérica
La Unidad de Tiempo y el
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Mapa de Henricus Martellus, latinizado de Heinrich Hammer Florencia (1489) Coloreado sobre papel, 300 x 470 mm.Fº 68 vº y 69 rº del Add. Ms. 15760 British Library, Londres
Cronómetro de Harrison, 1736
La Unidad de Tiempo y el
Sistema Internacional de UnidadesA
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t E
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ein
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i
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2
2m2 V
Mecánica Cuántica
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Interacción Radiación-Materia
Física AtómicaElectromagnetismo/Óptica
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El principio para usar transiciones atómicas como referencias para construir patrones de frecuencia fue propuesto por primera vez por I.
Isaac Rabi de la Universidad de Columbia en los años 1930s
The Nobel Prize in Physics 1944
I. Isaac Rabi
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The Nobel Prize in Physics 1989
Norman F. Ramsey
La invención del método de los campos oscilantes separados y su aplicación en los relojes atómicos
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NBS-1, 1952
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Caesium I, 1955 (NPL)Louis Essen
from one second in 300 years to about one second in 2000 years
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NBS-2, 1960
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USD 20,000
Atomichron (Atomic-Cesium) Clock, 1960National Company, IncMalden, Massachusetts
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1. La unidad de tiempo
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Un segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación asociada a la transición hiperfina del estado base del átomo de Cesio-133
13a Conferencia General de Pesas y Medidas
Octubre de 1967
Definición
Primeros niveles de energía del átomo de Cesio-133
Eléctrica
85
0nm
Electrón Núcleo
9192631770 Hz
F’=5
F’=4
F’=3
F’=2
F’=4
F’=3
F’=4
F’=3
251MHz
200MHz
150MHz
1167MHz
+ Efecto Zeeman
11 subniveles
9 subniveles
7 subniveles
5 subniveles
9 subniveles
7 subniveles
9 subniveles
7 subniveles
+
INTERACCION
EN
ER
GIA
Espín-órbita
62P3/2
62P1/2
62S1/2
10
0GH
z
894n
m
+
No
a es
cala
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CsV, NRC
Alfred Kastler France
École Normale Supérieure, Université de Paris Paris, France b.1902d.1984
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The Nobel Prize in Physics 1966
Descubrimiento y desarrollo de métodos ópticos para el estudio de resonancias de radio en átomos
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CsOP-1, CENAM
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NIST-7, NIST
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Steven Chu Claude Cohen-
Tannoudji William D. Phillips
USA France USA
Stanford University Stanford, CA, USA
Collège de France; École Normale Supérieure Paris, France
National Institute of Standards and Technology
Gaithersburg, MD, USA b.1948 b.1933 b.1948
The Nobel Prize in Physics 1997
Manipulación de átomos con luz
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Melaza ópticaFuerzas tipo fricción
IL x
y
z KT 1
IL
IL
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NIST-F1
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2. El SI y la Unidad de tiempo
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Tomado de la página web del PTB
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Láser de HeNe estabilizado al Yodo para la realización de la unidad de longitud
c
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Efecto Josephson
he
nfV 2
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0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
B (T)
xy ( )
0
500
1000
1500
2000
2500
xx ( )
Efecto Hall Cuántico
2ne
hRH
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Resonancia Magnétca Nuclear
00 2
1B
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3. Peines de Frecuencia
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Peines de Frecuencia
f
I(f)
Optical Standard, fHg
f2n=f0+2nfrfn=f0+nfr2
PLL 1
fr
Femtosecond laser + microstructure fiber
PLL 2
fr m
ff Hg
r m = 106
Peines de FrecuenciaPeines de Frecuencia
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4. Relojes Ópticos
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Trampa de iones de estroncio del NRC
Relojes Ópticos
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1
)(0 Nf
f
Límite cuántico de estabilidad
Tiempo de promediación / s
Des
viac
ión
de A
llan
(
)
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Niveles de energía de iones de mercurio
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Trampa de iones de estroncio del NRC
Relojes Ópticos
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Mauricio López R.
+ 52 (442) 211 0543
