Para cumplir con la necesidad de realizar y mantener las unidades básicas del Sistema Internacional de Unidades (SI) el INTI ha incorporado y mantenido desde el año 2008, un reloj atómico de cesio al solo efecto de realizar la unidad de tiempo, el segundo.
Históricamente la medición de tiempo estuvo regida por el período de rotación de la Tierra que se suponía uniforme, determinando una escala de tiempo conocida como Tiempo Universal (UT) donde el segundo es definido como 1/86400 de la duración del día solar medio. Esta definición del segundo adolecía de la falta de uniformidad en la velocidad de rotación de la tierra, debida básicamente a efectos gravitatorios, fuerza de mareas, etc.
Este inconveniente se salvaría años más tarde con la aparición de los relojes atómicos basados en átomos de cesio ya que considerando su extraordinaria estabilidad y confiabilidad, la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) decide adoptar la frecuencia de transición atómica de estos como nuevo patrón para redefinir la unidad de tiempo.
El TAI (Tiempo Atómico Internacional) es una escala de tiempo creada en el BIPM que es el resultado de promediar los datos de tiempo suministrados por unos 200 relojes repartidos en más de 50 laboratorios de tiempo en distintos países del mundo.
El TAI se aparta lentamente del UT debido a que la duración del día solar no es estable. Para solucionar este inconveniente se crea el Tiempo Universal Coordinado (UTC) definido en el año 1972 de modo que se cumpla siempre la relación UTC = TAI + k, donde k se elige de tal manera que la diferencia entre ambos no supere los 0,9s. Para ello un organismo denominado International Earth Rotation Service (IERS) decide cuando agregar o quitar un segundo al UTC para mantener estable la diferencia. Esta operación se realiza el 30 de junio o el 31 de diciembre a las 24:00h
Al solo efecto de mantener el correcto funcionamiento de un reloj de estas características, se debe realizar una comparación on line con otros relojes del mismo nivel de exactitud (en la actualidad se dispone de relojes cuya exactitud se encuentra en el órden de algunas partes en 10-15 ). Teniendo en cuenta que se trata de patrones primarios, estos relojes no pueden trasladarse de un sitio a otro para su calibración, debiéndose recurrir a métodos de contraste remotos.
Para cumplir con este requisito, en el INTI se ha instalado un sistema que consiste en un reloj de cesio, un receptor satelital de señales GPS, un contador de intervalos de tiempo, un amplificador distribuidor de frecuencia, un registrador de temperatura y un rack contenedor del equipamiento descrito.
GPS es el acrónimo de Global Positioning System (sistema de posicionamiento global), un sistema formado por una constelación de 24 satélites, llamados NAVSTAR, y 5 estaciones repartidas por la superficie terrestre.
Estos satélites se encuentran en órbitas situadas a unos 20 000 km y realizan una circunvalación a la Tierra cada 12 horas. De los 24 en funcionamiento, 21 de ellos se encuentran en servicio, mientras que los otros 3 están de reserva. Cada uno de estos satélites tiene instalado en su interior relojes atómicos de cesio y de rubidio, emitiendo de manera continua, señales que indican su posición y la hora de sus relojes atómicos.
Ahora bien, ¿qué tiene que ver el sistema GPS con el reloj de cesio mantenido en el INTI?
Las señales satelitales mencionadas, pueden ser captadas desde la Tierra mediante el uso de receptores especialmente diseñados para recibirlas primero y compararlas luego contra un reloj de cesio local.
Si esta operación es realizada en forma simultánea por dos distintos laboratorios, aunque éstos estén separados por grandes distancias, se puede comparar una vez registrados por algún medio informático, los datos obtenidos por cada uno de ellos.
De este modo se efectúa una práctica y efectiva intercomparación entre los relojes de los laboratorios participantes y los del satélite en cuestión, sin tener que “mover” los relojes de sus respectivos sitios.
A este método se lo denomina de “Vista Común” ya que se reciben y se registran datos de a pares, mediante el seguimiento de un determinado satélite en común mientras este permanezca visible en ambos sitios.
A partir de este equipamiento el INTI participa en la realización de la Escala de Tiempo Internacional UTC, enviando diariamente datos de hora al Sector Tiempo, Frecuencia y Gravimetría del BIPM, conjuntamente con más de 60 laboratorios de tiempo, distribuidos en el mundo entero. Estos datos, una vez recibidos y analizados estadísticamente, son informados por el BIPM en un documento denominado “Circular T”. Este documento es posteriormente enviado a cada uno de los institutos participantes a través de un correo electrónico y publicado simultáneamente en el sitio web, donde puede ser consultado públicamente
Por otra parte y en forma simultánea el INTI también participa como miembro activo del Time and Frequency Metrology Working Group del SIM (Sistema Interamericano de Metrología). Este grupo está constituido por 19 (diecinueve) laboratorios de tiempo y frecuencia representantes de otros tantos Institutos Nacionales de Metrología, ubicados en el continente americano e islas del Caribe. Cada uno de ellos envía simultáneamente durante las 24 horas, los datos de hora que fueron registrados por sus respectivos relojes, a tres servidores ubicados en el NIST (USA), CENAM (México) y NRC (Canadá) a través de la red internet. De este modo, como resultado del tratamiento estadístico de los datos recibidos en cada uno de los servidores, se compagina una grilla de doble entrada, que es luego subida a la red internet, para permitir a cada laboratorio analizar y comparar la “marcha” de su reloj con los del resto del grupo. El sitio web al que se puede acceder públicamente es https://tf.nist.gov/sim/
La metrología de base está siendo cada vez más apoyada en la realización del segundo, por lo cual todo el esfuerzo nacional para realizar el Sistema Internacional de Unidades queda fortalecido y favorece la realización de los otros patrones.
Cabe considerar, además, las implicancias en el ámbito de la Metrología Legal, que podría causar serias dificultades económicas al país, si no se contara con una base de tiempo y frecuencia confiable y legalmente armonizada con las realizaciones de la unidad de tiempo y frecuencia de los otros países que aportan datos al BIPM. Esto se plantea como un requisito legal para poder habilitar el uso de la firma digital en todas las operaciones bancarias, que deben ser acompañadas de una indicación de la hora oficial, basada en la coordinación internacional desde el BIPM.
Dada la naturaleza de la definición del tiempo atómico, se requieren relojes de cesio capaces de realizar la definición del segundo, de permitir medir intervalos de tiempo y por ende la provisión de la hora. Actualmente el 67% de los relojes que participan del cálculo de la escala de tiempo UTC en el BIPM son relojes comerciales con tubos de alto rendimiento, 16% de los relojes instalados en los laboratorios son máseres de hidrógeno y los restantes relojes de menor estabilidad.
Recientemente, el INTI adicionó a sus servicios calibraciones de instrumentos, tales como frecuencímetros, medidores de intervalos de tiempo, cronómetros, generadores de señales, etc. Estos servicios son ampliamente solicitados en la actualidad por la industria y en especial por laboratorios de calibración.
