Qué es un reloj nuclear: los dos primeros ya se corrigen solos
Si dejas el móvil un mes apagado en un cajón, en cuanto lo enciendes y se conecta vuelve a marcar la hora exacta. Su reloj interno tiene poco mérito en eso, porque la hora la pide fuera, a servidores de internet o a la red del operador, que a su vez se sincronizan con relojes atómicos. En España, la hora legal sale de los que guarda la Armada en San Fernando (Cádiz).
Esos relojes cuentan el tiempo con los electrones de los átomos. Un reloj nuclear lo cuenta con el núcleo, y el miércoles 7 de octubre de 2026 la revista Nature publicó los dos primeros en los que el propio núcleo corrige al láser que marca el ritmo. Uno es de la Universidad Técnica de Viena (TU Wien) y el PTB alemán, y el otro, de la Universidad Tsinghua, en Pekín. El de Viena funcionó un día entero sin que nadie lo tocara, con una precisión que la TU Wien compara con equivocarse un segundo cada 30 millones de años. Ninguno supera todavía a los mejores relojes atómicos.
Cómo mide el tiempo un reloj atómico
Todo reloj cuenta algo que se repite, sea un péndulo o un cristal de cuarzo, y todos acaban desviándose con el calor o el desgaste. Los átomos de un mismo tipo, en cambio, son idénticos y no se gastan. Solo absorben luz o microondas de una frecuencia exacta, la que necesita uno de sus electrones para saltar de un nivel de energía a otro. Un reloj atómico ajusta un oscilador a esa frecuencia y lo corrige en cuanto los átomos absorben menos. Desde 1967, el segundo se define así, como la duración de 9.192.631.770 oscilaciones de la radiación del cesio-133, según fijó la Conferencia General de Pesas y Medidas. Hoy los más precisos son los relojes ópticos, que usan luz, con cientos de billones de oscilaciones por segundo.
Qué cambia al usar el núcleo en vez de los electrones
Los electrones están en la parte de fuera del átomo, expuestos a los campos eléctricos y magnéticos, y por eso los relojes ópticos aíslan sus átomos o iones en el vacío. El núcleo está en el centro, es más de diez mil veces más pequeño que el átomo y reacciona mucho menos a las perturbaciones de fuera, explica la TU Wien. Gracias a eso se puede meter dentro de un sólido a temperatura ambiente. En el cristal de Viena, el láser atravesaba unos diez mil billones de núcleos de torio-229, y los autores hablan de un reloj «sencillo y robusto».
Por qué precisamente el torio-229
En casi todos los núcleos, los saltos de energía son tan grandes que la luz de un láser no basta para provocarlos. El torio-229 es la excepción. Tiene un estado excitado a solo 8,4 electronvoltios, la energía de un fotón ultravioleta de 148 nanómetros, y es la única transición nuclear conocida al alcance de los láseres actuales, recuerda el equipo de Tsinghua. Esa luz, que el aire absorbe (por eso el cristal va en una cámara de vacío), oscila unos 2.020 billones de veces por segundo, 220.000 veces más deprisa que la radiación del cesio.
Ekkehard Peik y Christian Tamm, del PTB, propusieron en 2003 usarlo como reloj. En abril de 2024, los equipos de Thorsten Schumm (TU Wien) y de Peik lograron excitar el núcleo con un láser, y en septiembre un trabajo dirigido por JILA (Estados Unidos), con investigadores de Viena, midió su frecuencia comparándola con un reloj de estroncio, como contó entonces el NIST. Faltaba que el torio dejara de ser lo que se mide y pasara a ser lo que manda.
Qué ha conseguido el reloj de Viena
Schumm explica en la nota de la TU Wien que el láser cambia el estado de los núcleos de torio y que estos, a su vez, mantienen estable su frecuencia. El torio solo absorbe la luz de la frecuencia exacta, así que el reloj prueba dos, una a cada lado del pico de absorción. Si el cristal absorbe igual en las dos, el láser está centrado; si no, la diferencia indica hacia dónde se ha ido y el sistema lo corrige, cada 20 segundos o cada media hora, según el modo. Hasta ahora, al láser lo guiaban patrones de frecuencia externos.
El cristal es un cilindro de fluoruro de calcio de 3,1 por 4,2 milímetros, fabricado en la TU Wien, y estaba a temperatura ambiente, entre 21 y 22 °C, sin ningún control. Para medir cuánto se desviaba el reloj, lo compararon por fibra óptica con uno de iterbio de la oficina de metrología de Austria (BEV). Aguantó un día entero sin intervención, más de 24 horas según la TU Wien y unas 23 en la serie de datos que analiza el artículo, del 2 al 3 de abril de 2026.
¿Y cuánto acierta? La TU Wien da una precisión de «aproximadamente 10 elevado a menos 15» a lo largo de un día, una parte en mil billones, y la traduce en un error de un segundo cada 30 millones de años. Esa cuenta supone que el reloj mantendría ese nivel 30 millones de años, cuando lo medido es un día, y el resumen del artículo solo dice que la estabilidad «se acerca» a esa cifra. Además, de un día para otro las medidas coincidieron solo hasta cinco partes en diez billones (5 × 10−13). Al realinear el láser, este cruzaba el cristal por otra zona, y los autores sospechan que las tensiones del propio cristal cambian un poco la frecuencia.
El reloj de Pekín, publicado el mismo día
En el mismo número de Nature, un equipo de la Universidad Tsinghua presentó su propio reloj nuclear, con el mismo tipo de cristal y un láser mucho más potente, que genera 10 microvatios de luz en vapor de cadmio dentro de un horno a 600 grados. Su ruido de fondo es unas seis veces menor que el del reloj de Viena, aunque el registro seguido más largo que analiza dura unas 3 horas y 45 minutos. Su punto fuerte es otro. Fabricaron dos cristales por separado y la frecuencia del torio coincidió en ambos hasta unas tres partes en diez billones, en línea con lo que había medido JILA. El torio da la misma «nota» en cristales distintos, algo imprescindible para que todos los relojes nucleares marquen lo mismo.
¿Cuál fue el primero? Los dos lo reclaman. La TU Wien presenta el suyo como el primer reloj nuclear del mundo que se estabiliza solo y, en la versión de su nota del 8 de octubre en su web, llama «segundo» al chino. El artículo de Tsinghua habla del «primer reloj nuclear de torio-229» y cita el de Viena como un trabajo «casi simultáneo». Las fechas dan algo de ventaja a Viena, cuyo artículo llegó a Nature el 3 de junio de 2026, cuatro días antes que el chino. Nature los publicó juntos.
| Viena (TU Wien, PTB y otros) | Pekín (Tsinghua y otros) | |
|---|---|---|
| Cristal | Fluoruro de calcio con torio-229, de 3,1 × 4,2 mm | Fluoruro de calcio con torio-229 fabricado por el propio equipo, de 1,1 × 4,9 mm |
| Temperatura | Ambiente, sin control (unos 21,5 °C) | 28,3 °C, controlada |
| Luz que llega al detector | 65 picovatios | Unos 350 nanovatios |
| Ruido de fondo (a 1 segundo) | 3 × 10−12 | 5 × 10−13 |
| Registro seguido analizado | Unas 23 horas (un día sin intervención) | Unas 3 horas y 45 minutos |
| Repetibilidad | 5 × 10−13 de un día a otro | 2,8 × 10−13 entre dos cristales |
| Recibido en Nature | 3 de junio de 2026 | 7 de junio de 2026 |
Del GPS a la hora de tu móvil
Un reloj así no llegará pronto a tu bolsillo, pero tu móvil ya depende de relojes atómicos. Cada satélite de Galileo, el sistema europeo de navegación, emite la hora a la que manda su señal, y el receptor calcula la distancia por lo que tarda en llegar, explica la ESA. Esa hora tiene que ser exacta al nanosegundo, la milmillonésima de segundo en la que la luz recorre unos 30 centímetros. Cada satélite lleva un máser de hidrógeno del tamaño de un escritorio y un reloj de rubidio, y la ESA cuenta que el reto fue hacerlos lo bastante compactos y robustos para el espacio.
Eso es justo lo que promete un reloj nuclear metido en un cristal. El equipo de Tsinghua habla de relojes nucleares «compactos» que se puedan sacar del laboratorio, y el NIST, el instituto de metrología de Estados Unidos, ya mencionaba en 2024 una navegación más precisa, «con o sin GPS», un internet más rápido y conexiones más fiables. De momento son promesas, porque los dos relojes ocupan una mesa de laboratorio llena de láseres.
¿Quién da la hora en España?
La hora legal española sale del Real Instituto y Observatorio de la Armada (ROA), en San Fernando, cuya escala de tiempo es la «base de la hora legal en todo el territorio nacional», como fija el Real Decreto 1308/1992. Esa escala, UTC(ROA), se calcula combinando dos máseres de hidrógeno y cinco relojes de cesio, y el ROA la reparte, entre otras vías, con sus servidores de internet hora.roa.es y minuto.roa.es, que atienden unos cien millones de peticiones al día. Los móviles se ponen en hora de forma parecida, y Android, por ejemplo, toma la hora por defecto de servidores de internet o de la red del operador, según su documentación.
Que la hora la lleve la Armada tiene su lógica, porque el observatorio nació en Cádiz en 1753 para enseñar a los futuros oficiales astronomía, entonces imprescindible para navegar, según su propia historia. Todavía calcula efemérides, las tablas que dicen, por ejemplo, a qué hora sale Saturno. Desde 2014 se prepara para tener sus propios relojes ópticos, el tipo de reloj que, recuerda en su web, ya trabaja con errores de partes en un trillón (10−18).
Un reloj que también busca materia oscura
Hay otra razón por la que el torio-229 entusiasma a los físicos. Su estado excitado tiene tan poca energía porque, dentro del núcleo, la fuerza eléctrica y la nuclear fuerte casi se cancelan. Si alguna constante de la naturaleza variara un poco, la frecuencia del torio cambiaría, según las previsiones, mucho más que la de los relojes atómicos más sensibles. Algunas teorías proponen que la materia oscura esté hecha de partículas ultraligeras que harían oscilar esas constantes, y el equipo de Viena buscó esas oscilaciones en sus 23 horas de datos.
No encontró ninguna, pero el resultado sirve para descartar. Para las partículas que afectarían a la fuerza nuclear fuerte, sus límites llegan de 10 a 1.000 veces más lejos que los de los experimentos anteriores con relojes atómicos. Un reloj que aún no gana a los atómicos dando la hora ya compite con ellos como detector. La física está acostumbrada a los detectores raros, y el Nobel de Física de 2026 premió a Francis Halzen por IceCube, un kilómetro cúbico de hielo del Polo Sur lleno de sensores para cazar neutrinos.
Lo que le falta para ganar a los relojes atómicos
Si has leído que se equivoca un segundo cada 30 millones de años, quizá pienses que ya es el reloj más preciso del mundo. Está lejos de serlo. Con la misma cuenta, los errores de partes en un trillón que da el ROA para los relojes ópticos equivalen a un segundo en más de 30.000 millones de años, mil veces más. El propio Schumm admite que «aún no está al nivel de los mejores relojes atómicos ópticos del mundo», aunque para un primer prototipo le parece «un resultado fantástico».
El artículo de Viena calcula que, con un láser de un microvatio y cristales diez veces más largos, el ruido de fondo bajaría unas 3.000 veces. Para igualar a los mejores relojes ópticos haría falta bajarlo unas 30.000, con una línea del torio cien veces más estrecha, que esperan de cristales como el fluoruro de torio, y láseres igual de finos, sin perder la sencillez de un reloj de estado sólido. Ni la TU Wien ni los artículos dan fechas.
La hora de tu móvil seguirá saliendo, por ahora, de relojes de cesio, rubidio e hidrógeno como los de San Fernando o los de Galileo. Lo que publicó Nature el 7 de octubre cabe en un cilindro de cuatro milímetros, el cristal de Viena, donde diez mil billones de núcleos de torio marcaron el paso a un láser durante un día entero sin que nadie tuviera que tocarlo.
Fuentes
- L. Toscani De Col, T. Riebner y otros, con E. Peik y T. Schumm: «A thorium-229 optical nuclear clock with feedback loop», Nature, 7 de octubre de 2026 (acceso abierto, en inglés). Versión previa en arXiv, del 3 de junio de 2026.
- TU Wien: nota de prensa «The first stand-alone nuclear clock is ticking in Vienna» (EurekAlert, 7 de octubre de 2026) y su versión en la web de la universidad (8 de octubre de 2026, con la nota sobre el grupo chino), en inglés.
- B. Huang, G. Yan y otros (Universidad Tsinghua y otros centros chinos): «A nuclear clock synchronized to 229Th», Nature, 7 de octubre de 2026 (acceso abierto, en inglés). Versión previa en arXiv, del 7 de junio de 2026.
- NIST: «Major Leap for Nuclear Clock Paves Way for Ultraprecise Timekeeping» (4 de septiembre de 2024, en inglés).
- BIPM: resolución 1 de la 13.ª Conferencia General de Pesas y Medidas (1967) y definición actual del segundo, en inglés.
- ESA: «Galileo’s clocks», en inglés, consultada el 8 de octubre de 2026.
- Real Instituto y Observatorio de la Armada: Sección de Hora y antecedentes, consultadas el 8 de octubre de 2026.
- BOE: Real Decreto 1308/1992, de 23 de octubre, que declara al laboratorio del ROA depositario del patrón nacional de tiempo.
- Android (AOSP): detección automática de la hora, en inglés, consultada el 8 de octubre de 2026.
- Imagen de portada: foto del cristal con torio y el haz láser dentro de la cámara de vacío, de T. Schumm (TU Wien), del material de prensa de la TU Wien para su nota del 7 de octubre de 2026, sin restricciones de uso; recortada y con texto de Ping Cero.
