El GPS es una herramienta que usamos todos los días. Pero, ¿sabes a ciencia cierta cómo funciona? Tiene que ver con satélites, relojes atómicos y mecánica cuántica. Un poco difícil de explicar pero no se necesita tener un master en física de partículas para entenderlo.
Este vídeo de TedEd detalla cómo un celular puede localizar a una persona en la superficie de la Tierra. En pocas palabras esta localización se produce gracias a un satélite que orbita a más de 19.000 kilómetros sobre tu cabeza y que, además, mide el tiempo gracias a un preciso reloj atómico.
Los satélites emiten ondas electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz y son captadas por nuestros móviles. Al recibir una onda, el teléfono registra el momento exacto en el que llegó y, con una simple fórmula, puede calcular la distancia que hay desde el satélite hasta nuestra ubicación: distancia = velocidad de la luz x tiempo.
Pero hay un pequeño problema, la luz viaja muy rápido (299.792.458 m/s). Si limitáramos nuestra medición a la unidad mínima de tiempo que conocemos (los segundos), las distancias serían iguales sin importar en qué lugar te encuentres. Por esta razón, los satélites usan relojes atómicos.
Estos relojes funcionan gracias a la física cuántica. Cada uno debe tener una frecuencia, o sea una constante para poder medir el paso del tiempo. Igual que en un reloj común, el tic-tac de un reloj atómico depende de la transición entre dos niveles de energía de un átomo. Y aquí es donde entra la mecánica cuántica.
Esta mecánica dice que los átomos portan energía a unos ciertos niveles definidos llamados Quanta. Esto quiere decir que cuando un átomo cambia de nivel lo hace de un salto, en lugar de con una transición lenta. Esta transición se produce siempre a una frecuencia determinada, que es la que se mide en un reloj atómico. En el caso particular de los satélites se trata de átomos de Cesio y Rubidio.
En el caso del primero, la frecuencia es de 9.192.631.770 Hz. O sea, 9 mil millones de tic-tacs por segundo. Lo que se traduce en una lectura del tiempo sumamente precisa que resulta ideal para una medición exacta de la distancia.
Este proceso no solo se lleva a cabo con un satélite, sino con varios que triangulan la ubicación al mismo tiempo. El punto en el que coinciden todos, es tu localización. Y todo esto sucede en segundos. Increíble, ¿no? Abajo puedes ver el vídeo de TedEd (en inglés) que lo explica a detalle. [vía TedEd]
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