Felicitas Arias: el tiempo en sus manos
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El reloj no fabrica el tiempo, lo guarda
El paso del tiempo ha sido inspiración de artistas y escritores que nos han legado obras inolvidables como La persistencia de la memoria, de Salvador Dalí, con sus relojes blandos derritiéndose en un paisaje árido, o La vuelta al mundo en ochenta días, clásico de Julio Verne, cuyo desenlace inesperado cabe en un reloj.
¿Cómo encerrar lo intangible? ¿Cómo medirlo sin poder tocarlo, verlo u olerlo? “Medir el paso del tiempo fue una necesidad humana desde siempre. Datar de manera aproximada era importante para organizar la vida cotidiana: el cambio de estación servía para regular y organizar las actividades agrícolas y la pesca. Pero la búsqueda de precisión en la medida del tiempo apareció recién alrededor del siglo XVII, como una necesidad de la astronomía y de la navegación”.
Quien recorre la cronología es Elisa Felicitas Arias, la astrónoma argentina que durante dieciocho años fue, como ella misma lo dice, “patrona del tiempo mundial”. Pero siendo esta una historia que habla del tiempo –o, mejor dicho, de su medición, almacenamiento y diseminación por parte de la humanidad–, mejor empecemos por el principio.
Patrona del tiempo
Inspirada por un tío aficionado a la observación astronómica, que le enseñó a mirar el cielo, Felicitas se recibió de licenciada en Astronomía en la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) en el año 1976 y, desde allí, llegó al Observatorio de París, donde completó su formación y obtuvo su doctorado en Astrometría, Mecánica Celeste y Geodesia, en 1990.
De regreso al país, un año más tarde, fue invitada a dirigir el Observatorio Naval de Buenos Aires, organismo que representa el Tiempo Universal Coordinado (UTC, por sus siglas en inglés) en la Argentina y el que “da” la hora oficial de todo el territorio nacional. Fue allí donde, según asegura, aprendió a tomarle el gusto al tiempo, ya que hasta ese momento había trabajado en sistemas de referencia espaciales. Además, “ese fue el trampolín para llegar al Buró Internacional de Pesos y Medidas (BIPM)”, donde se convirtió en la “patrona del tiempo”, como ella misma dice con orgullo.
Cuando en 1999 se abrió el concurso para dirigir la sección del BIPM, que provee la referencia horaria internacional, Felicitas se presentó, lo ganó y se mudó a París junto con su familia. Si bien es muy reservada y prefiere no hablar de su vida personal, asegura que haber contado con el apoyo de su marido, quien decidió acompañarla en su carrera científica, fue un pilar fundamental para sostenerla.
En ese ente intergubernamental, encargado de regular las medidas físicas y químicas a nivel mundial, Felicitas dirigió la sección de Tiempo, Frecuencia y Gravimetría, y coordinó las actividades para establecer la referencia horaria internacional desde 1999 hasta su jubilación, en 2017. “Pero una no se jubila nunca cuando tiene una actividad que realmente ama”, reconoce. Será por eso que sigue dando charlas y conferencias, escribiendo artículos en revistas especializadas y difundiendo la importancia de la precisión en la medición del paso del tiempo.
Durante dieciocho años, el trabajo cotidiano de esta astrónoma argentina consistió en coordinar la actividad de los ochenta y tres institutos distribuidos por todo el mundo, que operan más de quinientos relojes atómicos y envían datos de manera permanente para determinar y mantener el UTC.
Pero ¿por qué hablamos de relojes atómicos? ¿Y por qué son tantos? ¿Es realmente necesario que exista toda una oficina llena de gente haciendo cálculos y trabajando para coordinarlos? Para responder estas preguntas, no nos queda más remedio que volver atrás… en el tiempo.
Una historia del tiempo
En la escuela generalmente nos enseñan que el tiempo se mide en función del movimiento de la Tierra: que un año es lo que tarda en dar la vuelta completa a la órbita alrededor del Sol (traslación), que un día es lo que demora en girar sobre su propio eje (rotación), y que un segundo no es más que la 60ava parte de un minuto, que a su vez es la 60ava parte de una hora, que a su vez es la 24ava parte de un día. Es decir, que un segundo es la 86.400ava parte de un día solar medio. Claro que sí, ¿no?
Pues no mi ciela: resulta que hace ya varias décadas que los segundos no se definen a partir de ningún concepto astronómico, sino sobre la base de un fenómeno atómico. Sí, se dice a-tó-mi-co. La escala de tiempo actual se establece a partir de una unidad de tiempo que es el segundo, que a su vez deriva de una frecuencia basada en –agárrense fuerte– la transición hiperfina del isótopo 133 del átomo de cesio. Entonces, cuando decís “¡Esperame un segundo!”, en realidad estás diciendo: “Esperame la duración de 9.192.631.770 oscilaciones de la radiación emitida en la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del Cesio-133 a una temperatura de 0 grados Kelvin”. Tranqui.
Para entender cómo llegamos a esto y por qué, tenemos que hacer un poco de historia. Y qué mejor, entonces, que escucharla de boca de una especialista.
“Galileo Galilei dio el primer paso al poner en evidencia la constancia en el período de oscilación de un péndulo. A mediados de siglo [XVII], Christiaan Huygens construyó el primer reloj ajustado sobre el movimiento pendular. Luego surgió la necesidad de construir instrumentos que permitieran mantener la hora con cierta precisión durante la navegación marítima. Cien años después, la Corona inglesa ofreció un premio a quien fuera capaz de construir un cronómetro marino con un margen de error inferior a un segundo por día. John Harrison lo logró, y sus relojes fueron el puntapié inicial de la era de la precisión de la medición del tiempo en la que vivimos actualmente.
A escala local, la hora generalmente estaba dada por las campanadas de las iglesias y los edificios públicos: el reloj de la parroquia y el municipio brindaban toda la información necesaria para los habitantes de una ciudad. Recién cuando se extendió la red ferroviaria se hizo necesario coordinar la hora, primero a nivel provincial y luego a nivel nacional. Las organizaciones marítimas nacionales fueron las primeras que asumieron el rol de conservar y fijar la hora: en 1675 se crea en Inglaterra el Royal Greenwich Observatory y, en 1881, el Observatorio Naval de Buenos Aires. Estas instituciones tienen la responsabilidad de fijar el tiempo para la navegación y, a partir de allí, el tiempo civil. En 1884, en la Conferencia Internacional del Meridiano, se decidió adoptar un meridiano origen (el que pasa por el Royal Greenwich Observatory), y asociar a él el tiempo de referencia global. Esto permitía coordinar los horarios alrededor de todo el mundo”, explica Felicitas.
Del cielo al átomo
Hasta ahí, todo iba bien. La coordinación entre Estados permitió crear, en 1912, el Buró Internacional de la Hora (BIH), que mantuvo el tiempo mundial hasta 1987. En principio, este organismo trabajaba con el tiempo de origen astronómico, el que conocimos en el colegio. Más tarde, esa unidad se reveló como no uniforme: el movimiento del eje polar y la velocidad de rotación de la Tierra –que no es completamente regular, sino que va disminuyendo, lenta pero perceptiblemente– empezaron a generar problemas.
“Hasta entonces, el segundo estaba definido como una fracción de un día solar medio. Pero si los días solares medios no son sucesivamente idénticos, el segundo tampoco va a valer lo mismo. Cuando decimos que un día solar medio tiene 86.400 segundos, en realidad es mentira: siempre hay un pequeño defecto o un pequeño exceso por la rotación irregular de la Tierra”.
Al advertir este desfase entre el tiempo real y el tiempo medido, se empezaron a buscar soluciones y a hacer correcciones. Fue entonces, en la Inglaterra de 1955, cuando se desarrolló el primer reloj atómico, que permitió aumentar diez millones de veces la precisión de los instrumentos de medición del tiempo.
Pero a nuevas herramientas, nuevos inconvenientes: “Los físicos pretendían tener una escala de tiempo asociada estrictamente con el segundo atómico y que fuera uniforme, mientras que los astrónomos y los marinos pretendían acceder a una escala de tiempo asociada con la rotación de la Tierra. Entonces se llegó a un acuerdo: el Tiempo Universal Coordinado, creado en 1972, que tiene un origen atómico pero está ajustado para las necesidades de otras aplicaciones”, explica la mujer que durante casi dos décadas manejó la hora a nivel mundial.
A la hora señalada
Claro que nada es para siempre, y la medición del tiempo también va cambiando: “En los próximos diez años, el segundo, que es nuestra unidad de tiempo, se va a redefinir, y el sistema metrológico internacional tendrá que adaptarse a esa nueva definición”, asegura la especialista. En efecto, se han desarrollado nuevos relojes atómicos basados en otras transiciones diferentes del cesio que permitirían definir el segundo con mas exactitud: el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos, por ejemplo, creó un reloj basado en el átomo de estroncio, que solo atrasaría un segundo… ¡cada 15.000 millones de años!
Ahora bien, ¿por qué se necesita tanta precisión en el mantenimiento de un horario universal? Básicamente, porque casi todos los sistemas que nos conectan en la actualidad dependen de la medición del tiempo. La telefonía celular, los satélites, la navegación por sistemas globales de posicionamiento por satélite, como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) de los Estados Unidos, el ruso Glonass, el europeo Galileo y el chino BeiDou, y la comunicación a través de internet, entre otras actividades que utilizamos de manera cotidiana, requieren la sincronización de los relojes alrededor del mundo.
Intercalando segundos
El Tiempo Universal Coordinado, creado en 1972, posee como unidad de medida el segundo de tiempo atómico. Pero (siempre hay un pero) existe un pequeñísimo problema: el tiempo de escala atómica y el de escala astronómica, es decir, el que se calcula en función de la rotación de la Tierra sobre su propio eje, no son exactamente iguales.
Para sincronizar ambos tiempos y evitar inconvenientes se decidió agregar, de vez en cuando, y sin regularidad ni periodicidad, un segundo intercalar. Hay dos fechas de preferencia para hacerlo: el 1º de enero o el 1º de julio. Desde la creación del sistema se aplicaron veintisiete segundos intercalares: la última vez fue en 2016. El objetivo, básicamente, es evitar que la diferencia entre el tiempo universal que depende de la rotación de la Tierra, y el UTC, que se mide a través de los relojes atómicos, supere las nueve décimas de segundo. “Se eligió esa tolerancia porque es lo aceptable para la navegación”, explica Felicitas.
Pero en la medición del tiempo, como en casi todas las actividades humanas, también hay grieta, y Felicitas se coloca en la vereda de enfrente del segundo intercalar: “En el fondo, para la vida civil, tener un segundo agregado cada uno, dos o tres años es simplemente imperceptible: si no lo agregáramos, acumularíamos una hora de atraso respecto a la rotación de la Tierra cada 7200 años: eso no provocaría problemas para la vida de todos los días. Es por eso que, con la tecnología que tenemos actualmente, ya no tiene sentido agregar ese segundo, porque nos trae más problemas que soluciones”.
Nadie es profeta en su tierra
Y aquí viene el dato más curioso de esta historia: a pesar de que su trabajo durante casi dos décadas implicaba realizar con la mayor precisión posible el tiempo universal (sí, el verbo correcto es realizar, no medir ni determinar o fijar), Felicitas reconoce sentir una despreocupación total por la hora y asegura que tiene bien ganada la fama de impuntual.
Así, como en el refrán del herrero y el cuchillo de palo, la mujer que durante años se ocupó de coordinar más de quinientos relojes atómicos confiesa que en su casa no hay dos relojes que den la misma hora, ni mucho menos que tengan la hora correcta. “En mi vida cotidiana no me preocupa la precisión del tiempo: sabiendo más o menos qué hora es, me relajo. Para lo que tengo que hacer, me alcanza y me sobra”.
