Dr. José Mauricio López Romero / Fotografía: Jorge Alcántara

Dr. José Mauricio López Romero,                                         Ajq´ij contemporáneo de México

Premio Nacional de Ciencias y Artes en el Campo de Tecnología, Innovación y Diseño 2014

Establecido por la Presidencia de la República en 1945, el Premio Nacional de Ciencias y Artes es el máximo galardón que el Gobierno mexicano otorga a personas físicas, comunidades o grupos «por el reconocimiento público de una conducta o trayectoria vital singularmente ejemplares o de determinados actos u obras valiosos o relevantes realizados en beneficio de la humanidad, del país o de cualesquiera personas, sin que sea necesario que dichos actos u obras se hayan realizado durante el presente año».
En este año, 2014, el Premio Nacional de Ciencias y Artes en el campo de Tecnología, Innovación y Diseño fue concedido al Dr. José Mauricio López Romero, Jefe de la División de Tiempo y Frecuencia del Centro Nacional de Metrología, a quien el país debe, entre otras contribuciones, la oficialización de su hora, la materialización del segundo y la constante labor de diseminar la hora oficial en el territorio nacional.
Radicado en Querétaro, el Dr. López Romero realizó sus estudios profesionales y de posgrado en el Instituto Politécnico Nacional. Amante de la Física Teórica, es especialista en mecánica cuántica, realización experimental de la unidad de tiempo del Sistema Internacional de Unidades, láseres superconductores estabilizados de frecuencia, óptica cuántica, evaluación de efectos sistemáticos en patrones primarios de frecuencia, calibración de osciladores de alta exactitud, mantenimiento de la escala de Tiempo Universal Coordinado del CENAM. Temas, todos ellos, que impactan, a través de la medición de tiempo, al sector industrial del país y la cotidianeidad del ciudadano mexicano.
Con motivo del anuncio hecho por la Secretaría de Educación Pública sobre el reconocimiento nacional obtenido, el Dr. López Romero compartió con Serendipia la siguiente entrevista. Un conjunto de reflexiones en las que además de sustentar académicamente la distinción obtenida, muestra los loables propósitos que su labor metrológica lleva implícita.
La medalla correspondiente al Premio Nacional de Ciencias y Artes será entregada por el Presidente de la República, en fecha y hora a ser determinadas en el Diario Oficial de la Federación en los próximos días.

 

De la Física Teórica a la Metrología

El Centro Nacional de Metrología (Cenam) se inauguró oficialmente en abril de 1994, hace 20 años. Dos años antes, había sido publicada la Ley Federal de Metrología y Normalización (1 de julio de 1992), que dio paso al establecimiento del Centro; de tal manera, que la operación de algunos de sus laboratorios inició antes de la propia inauguración. Tal fue el caso de los laboratorios de la entonces División de Metrología de Tiempo y Frecuencia.
Por aquellos años, yo estaba terminando mi doctorado en el Departamento de Física del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional en la Ciudad de México. Hice una tesis doctoral sobre Física Teórica, un trabajo sobre teoría de cuerdas, un trabajo muy matemático en el que utilicé geometría algebraica, topología, variedades, cuerpos, álgebras… Apliqué toda esa herramienta matemática a la Física, particularmente a las simetrías que se dan en ella, de tal manera que yo era un físico teórico empedernido.
Cómo se dio el cambio. Yo terminé mi doctorado en octubre de 1993. En aquel entonces, una vez terminada mi formación -al menos, el programa doctoral-, me encontraba interesado en trabajar en el Departamento de Física del Cinvestav. Recuerdo bien el día en el que estaba tocando la puerta del Jefe del Departamento de Física y pasó, en ese justo momento, el que era el Director de Metrología Eléctrica del Cenam, el Dr. Juan Manuel Figueroa Estrada, a quien conocía de tiempo atrás porque habíamos convivido un tiempo como estudiantes del doctorado.
En 1993, siendo Director de Metrología Eléctrica del Cenam, el Dr. Figueroa estaba buscando a una persona que se hiciera cargo de la División de Metrología de Tiempo y Frecuencia, que era una plaza que había quedado vacante en el Cenam por más de un año. Estaba buscando a un candidato que, por una u otra razón, no encontraba. El Dr. Figueroa me propuso que aceptara la posición en el Cenam y acepté. Era necesario mudarse de la Ciudad de México a Querétaro pero estaba joven y recién casado, así que moverse no representó mayor dificultad.


Tiempo para entender al segundo

Llegué al Cenam con la curiosidad de saber qué era eso de la Metrología. Como físico teórico, que era en aquel entonces, estaba un tanto alejado del mundo de las mediciones pero el reto que se me había puesto, me parecía interesante: establecer los laboratorios del Cenam para, en primer lugar, materializar la definición del segundo del Sistema Internacional de Unidades (SI) y, en segundo, establecer sistemas de medición apropiados para transferir la exactitud de ese segundo, de esa materialización del segundo, hacia la industria, hacia laboratorios de la academia.
Me pareció un reto por demás interesante y me di a la tarea de explorar esa parte primaria de la Metrología, que es la propia definición de las unidades, entender bien qué es el Sistema Internacional de Unidades, qué es el segundo. Con franqueza, me tomó bastante tiempo entender a profundidad la definición del segundo.
La definición de la unidad de tiempo, el segundo, es una definición que está enmarcada en la mecánica cuántica, específicamente, la definición dice que un segundo es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación electromagnética asociada a la transición hiperfina del estado base del átomo de Cesio 133. Parecía trabalenguas pero entender esa definición para mí era muy importante. Me tomó algún tiempo esa definición. Yo decía, soy un físico preparado, doctorado de una institución prestigiada, cómo no voy a entender una definición. Entender la definición representó regresar a mis primeros cursos de mecánica cuántica, revisar de nueva cuenta los conceptos más básicos, entender el átomo de Hidrógeno y después dar el paso a un átomo más complejo, el átomo de Cesio.
El asunto me tomó cerca de un año, entender una inocente definición, entender cómo esa definición se podía transformar en medir el tiempo, en dar la hora. De tal manera, que se abrió delante de mí un panorama, del que no imaginé lo amplio, lo retador y lo interesante que era. Entendí el significado de la Metrología.


El significado de la Metrología

La Metrología es una ciencia muy noble, vista desde diversos ángulos. La Metrología tiene material suficientemente interesante para aquellos interesados en la investigación básica, en la investigación de frontera; la Metrología tiene elementos para aquellos interesados en aplicar el conocimiento científico para el bien de la sociedad; la Metrología es el vínculo, es el puente, es el enlace natural entre las fronteras de la ciencia y la tecnología con la sociedad, con la actividad industrial.
Tradicionalmente en México, la actividad científica ha estado, si no del todo, algo desvinculada con el sector productivo del país. La Metrología, de manera natural, se mueve entre los dos mundos: entre el mundo científico, el del conocimiento de frontera, y el mundo de las aplicaciones. Justamente, eso fue lo que impulsó el nacimiento del Sistema Métrico Decimal. Se quiso establecer medidas universales válidas para todos los hombres y para todos los tiempos, y para alcanzar ese objetivo fue necesario utilizar el conocimiento científico-tecnológico de frontera; lo que prevalece hasta hoy.
La Metrología que hacemos en el Cenam es esa que se mueve en la frontera del conocimiento, cuyos resultados son encaminados al beneficio de la actividad industrial, de la actividad productiva, de la sociedad. Por eso es que digo que la Metrología es una ciencia muy noble, su fin último es que todos vivamos mejor. Es una de las áreas de la ciencia que se enlaza bastante bien con el propósito de procurar el beneficio de todos.


La hora oficial, México en el mapa mundial

La función de generar la hora oficial para un país es muy compleja y delicada por lo que representa. La gente, la industria, necesita conocer la hora ahora. Tenemos que responder en el momento las solicitudes de sincronía para el país y eso significa que no podemos perder, bajo ninguna circunstancia, la generación de la hora oficial.
Si se tiene en operación un sólo reloj atómico para generar la hora oficial, éste puede fallar como cualquier máquina, puede tener algún desperfecto. Por esa razón los centros de metrología, que generan la hora oficial para sus respectivos países, mantienen típicamente un conjunto de relojes atómicos a fin de garantizar la permanente generación de segundos, la permanente formación de la hora oficial y la permanente capacidad de transferir esa hora oficial a la ciudadanía. En el Cenam nos quedó muy clara, desde el inicio de nuestra responsabilidad, la necesidad de mantener en operación más de un reloj atómico.
En aquellos primeros años, quisimos avanzar rápido y lo que hicimos fue echar mano de tecnología sofisticada disponible comercialmente. Así, los primeros seis relojes atómicos del Cenam fueron piezas tecnológicas sofisticadas adquiridas, cuya compra requirió del permiso de la Defensa de los EE.UU. por la aplicación militar que pudieran tener. Los compramos y los llevamos a operar a un nivel de desempeño superior al dado por el fabricante. Nosotros, finalmente, como expertos medidores de tiempo llegamos a conocer mejor que el fabricante sus propios equipos, los pudimos controlar mejor, y ésta fue la tarea que nos dimos en aquellos años: operar los relojes y medirlos entre ellos mismos.
Compararlos entre ellos nos dio información valiosa para saber cuál podía estar fallando, cuál era el mejor, cuál estaba titubeando. Los relojes son como las personas, aparentemente son iguales pero al observarlos con cuidado se distinguen diferencias entre ellos y a nosotros nos interesan los detalles, la Metrología es una ciencia de detalles. Lo que en otras partes de la Física se desecha, nosotros lo rescatamos. Trabajamos con las últimas cifras significativas, es ahí en donde está nuestra función.
Aquellos años nos dieron mucha experiencia en conocer, en operar esta tecnología comercial sofisticada. Era la primera vez en el país que se llevaba a cabo una comparación a ese nivel de detalle, a ese nivel de sofisticación. Ya había habido experiencias previas de operar un artefacto similar pero no al nivel de detalle y cuidado como lo hicimos en el Cenam.
Uno o dos años después, nos dimos a la tarea de enlazarnos a nivel internacional con nuestras contrapartes. Nos pusimos en comunicación con la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIMP por su siglas en francés) y nos coordinamos para medir qué tan bien coincidían los segundos que nosotros estábamos fabricando en el Cenam y los segundos que estaban fabricando en los EE.UU., Canadá, Alemania y 47 países más. Esto nos dio información muy interesante: saber cómo estaban operando nuestros artefactos y cómo estaban operando los artefactos de los otros países; esa comparación nos permitió tenernos confianza mutua, conocíamos cómo estaban funcionando nuestras contrapartes y nuestras contrapartes, a su vez, sabían cómo estábamos funcionando. Esto sólo abonó en favor de la confianza, del mutuo reconocimiento.
La idea que finalmente perseguíamos en ese entonces era la de que nuestras empresas tuvieran una mayor penetración en mercados internacionales, que las mediciones de tiempo y frecuencia que se hicieran en este país fueran aceptadas internacionalmente para el beneficio de nuestros productores. Por eso, era muy importante participar en las comparaciones internacionales.


El UTC hecho en México

La historia se remonta a 1967, cuando se establece la definición del segundo en términos atómicos. En ese momento, dejamos atrás toda la historia que teníamos de medir el tiempo con base en las estrellas. Pasamos de lo muy grande, de lo enorme, de lo cósmico a lo pequeño, al átomo. Toda la actividad que venían haciendo los observatorios nacionales para establecer la hora de sus respectivos países, quedaba de lado y la responsabilidad de determinar la hora oficial pasaba a los laboratorios de Física Atómica. Ahora, ellos observaban las vibraciones del campo eléctrico de la transición hiperfina del estado base del átomo de Cesio 133, formaban segundos, formaban la hora oficial.
Eso fue en 1967, para 1970 se tuvo la necesidad de formar una escala de tiempo de referencia internacional, a la que se le llamó Tiempo Universal Coordinado (UTC) dejando atrás a aquella escala de tiempo astronómica, conocida como Tiempo Medio de Greenwich (GMT).
El BIMP genera una escala de tiempo de referencia internacional pero esa escala de tiempo es un resultado de papel, un resultado matemático, es un número; el BIMP no tiene relojes, no cuenta con una señal física útil para propósitos de sincronía. Los que mantienen las materializaciones de esta escala de tiempo son laboratorios nacionales como el Cenam, donde sí tenemos una materialización física, una señal eléctrica que pulsa, que nos da la cadencia, la sincronía del tiempo universal. Y a esta materialización nacional del Cenam se le llama UTC (CNM), así se le conoce internacionalmente, esa es la materialización del UTC en México y es la que utilizamos para definir la hora oficial en nuestro país.


Del reloj parlante a los medios masivos de comunicación

En general, toda la Metrología es así: primero, se materializan las unidades al mayor nivel de exactitud y, después, se transfieren hacia la industria, hacia la sociedad. Típicamente, la transferencia de la exactitud se hace a través de procesos de comparación, llamados calibraciones, pero la transferencia del tiempo difiere de manera importante: la transferencia del tiempo, particularmente la que se refiere a la hora oficial, se hace en tiempo real.
En el Cenam nos quedó claro, desde un inicio, que debíamos tener mecanismos diversos para transferir la hora oficial al resto del país. Una de las primeras acciones que realizamos fue desarrollar, en colaboración con nuestra contraparte en Canadá, lo que llamamos reloj parlante. Básicamente, un sistema de respuesta automática vía telefónica que anuncia con voz la hora oficial (030, «La hora exacta es…») y que está vigente en la actualidad. La exactitud la da una señal, un bip que va en el mensaje y que anuncia el momento preciso en el que la hora es anunciada. Este fue el primer esfuerzo por diseminar la hora oficial y tuvo un gran éxito en cuanto a llevar la hora oficial a la sociedad.
Algunos medios de comunicación usaron el reloj parlante para diseminar la hora oficial en sus espacios noticiosos. Uno de ellos fue el noticiario de Pedro Ferriz de Con, quien en una ocasión, durante los primeros años de existencia del Cenam, transmitió su noticiario desde uno de los laboratorios y a partir de ese momento, todos los días, anunció la hora oficial, la hora atómica, con el auxilio del reloj parlante. Labores como la anterior nos ayudaron mucho para decirle al país: «señores, ésta es la hora, vamos a usarla, pongámonos de acuerdo en el momento en el que ocurren las cosas, pongan a tiempo su reloj».
También, en la Ciudad de México usamos lo que por muchos años fue el medio por excelencia para dar la hora exacta. Se le llamaba hora exacta en aquel entonces pero, cuando nosotros comenzamos a usar ese medio, se convirtió en la hora oficial. A qué me refiero, a la estación de radio XEQK, 1350 MHz en AM, perteneciente al Instituto Mexicano de la Radio (Imer).
Quienes crecimos en la Ciudad de México, recordamos cómo nuestras mamás nos ponían la hora exacta todos los días mientras nos preparábamos para ir a la escuela; quedó muy grabada en nuestras mentes la cantaleta, las voces, los mensajes que daba la estación de radio entre minuto y minuto.
Cuando nosotros aparecimos en escena, una de nuestras primeras acciones fue ponernos en contacto con la XEQK y, por supuesto, empezar a transferir la hora oficial de nuestros laboratorios aquí en Querétaro a la Ciudad de México mediante sistemas módem, comunicación telefónica; de tal manera, que nosotros ajustábamos remotamente los relojes de la XEQK para que la estación, a su vez, anunciara la hora oficial. El disparo de los mensajes, ese bip que se daba en la XEQK, estaba estrictamente controlado por nuestros sistemas de comunicación.
Fue la primera vez que la XEQK realmente dio la hora exacta porque, valga decir, que en aquellos años cuando la responsabilidad de generar la hora oficial -antes de que apareciera el Cenam- estaba a cargo del Observatorio Nacional, éste no tomó conciencia de la responsabilidad que tenía y la XEQK podía diferir de la verdadera hora por minutos, ¡por minutos! Lo cierto es que nos ponía de acuerdo, al menos en la Ciudad de México, en qué hora era. El problema quizá aparecía cuando se necesitaba hacer enlaces hacia el exterior, con la hora de otros países; entonces sí había diferencias, no coincidían las horas. Internamente teníamos congruencia pero externamente, no.
Desde que apareció el Cenam, con nuestro enlace internacional, tuvimos un nivel de exactitud sin precedentes en el país. Era la primera vez que México estaba midiendo con alto nivel de exactitud y la primera vez que la XEQK transmitía una verdadera hora exacta y, además de exacta, oficial.


La hora de los husos horarios

Los husos horarios son más bien un acuerdo de papel, la cosa es decir: «señores, esta región y esta región corresponden a este huso horario». México tiene tres husos horarios y el poder del Estado que tiene autoridad para establecerlos es el Congreso de la Unión. El Congreso de la Unión hace su función al establecer las zonas horarias, pero una cosa es establecerlas y otra muy distinta es saber qué hora es en cada una de ellas, sincronizar los relojes es diferente. Nosotros sabíamos que México tenía tres husos horarios pero no sabíamos la hora en ellos.
Con la aparición del Cenam, fue bastante exitoso el poner de acuerdo a todo el país sobre la hora oficial y con ello pudimos determinar la hora de cada una de las tres zonas horarias. Poner de acuerdo a grupos de personas es difícil, poner de acuerdo a 100 millones de personas es más difícil. Estamos haciendo bien nuestra función, creo yo.


Los relojes atómicos

Un reloj atómico es el término coloquial para referirse a aquel experimento que materializa la definición del segundo. Aquel experimento que materializa lo que se dice en palabras se le llama reloj atómico. La definición del segundo está en términos del átomo de Cesio 133, se refiere a la transición hiperfina de su estado base. Eventualmente, se pueden usar otros elementos químicos -todos alcalinos-, como el Hidrógeno o el Rubidio, que tienen una estructura energética similar al Cesio y con los que se puede hacer un experimento similar.

Todo lo que dice la definición del segundo pero con la transición hiperfina del estado base del Rubidio o con la transición hiperfina del estado base del Hidrógeno son relojes atómicos. Esto tiene todo sentido porque se extraen de la estructura atómica, las pulsaciones que nos van dando la cadencia del paso del tiempo. Nosotros, por cierto, aquí en el Cenam tenemos relojes atómicos de todo tipo.


El tiempo, la magnitud más y mejor medida

Lo que más miden las sociedades modernas es el tiempo. Si pregunto cuántas básculas, termómetros y reglas tenemos en este momento a nuestra disposición, es probable que no contemos con todos los instrumentos mencionados, pero relojes, todos tenemos uno. No podemos salir de casa sin saber qué hora es. El tiempo es lo más medido en las sociedades modernas. La medición del tiempo tiene un impacto económico de la mayor trascendencia en nuestra sociedad, de tal manera que nosotros en el Cenam somos concientes de la responsabilidad que tenemos de mantener la hora oficial de este país.
La mejor medición que hacen los humanos es el tiempo. La mejor en el sentido de nivel de exactitud. Es exquisito el nivel de exactitud con el que se mide el tiempo. Este Centro mide el tiempo con un nivel de exactitud de 15 cifras significativas. Es la mejor medición que hace el Cenam y no es gratis, la medición del tiempo es la mejor medición que hace la humanidad.
La medición del tiempo es la medición más antigua que tiene la humanidad. La medición sistemática del tiempo apareció con los primeros grupos humanos. Medir el paso del tiempo fue un mecanismo de supervivencia de primera importancia, y es que medirlo sistemáticamente nos permitió como humanos darnos cuenta de la periodicidad de las estaciones y adelantarnos a los acontecimientos.
La medición del tiempo fue de las mediciones más antiguas de la humanidad, de hecho, la forma en la que hoy medimos el tiempo conlleva información de hace miles de años. El hecho de que usemos una base 60 para medir el tiempo viene de los albores mismos de las sociedades organizadas en Medio Oriente, con los persas, entre el Tigris y el Éufrates, donde florecieron las grandes ciudades. Estas civilizaciones tenían una matemática base 60.
El hecho de que el día tenga 24 horas es un asunto antropométrico, es un asunto de los latidos del corazón. Un adulto joven, en reposo y buen estado de salud, tiene una pulsación por segundo. Esta civilización, con una matemática base 60, empezó a contar 60 latidos del corazón y formó la siguiente unidad, que nosotros llamamos minuto; luego, juntó 60 de esas unidades y generó la siguiente unidad, que nosotros llamamos hora. El siguiente ciclo, muy natural, fue la aparición del Sol en el horizonte; los persas se dieron cuenta de que el Sol aparecía en el horizonte después de 24 conjuntos de 60 minutos, después de 24 horas. El hecho de que nosotros midamos el día en 24 horas viene, entonces, del latido del corazón y de las mediciones hechas por los persas. Es de las mediciones más antiguas que el hombre hace de manera sistemática y que preservamos hasta nuestros días.
Una reflexión interesante es la de por qué los humanos insistimos en tener un sistema de medición complejo para el tiempo: empezamos con el segundo -base 60- para formar minutos y horas, después, pasamos a una base 24 y luego, a una base siete para formar semanas; vienen los meses y, en este punto, tenemos bases 28, 29, 30 y 31, de todos colores y sabores pero lo mantenemos y nadie pone en duda la forma en la que se mide el tiempo.
Fuimos exitosos como humanos al introducir un sistema métrico base 10 hacia 1884; convivimos con el kilogramo y con el metro desde hace más de 100 años, pero no con el tiempo. El tiempo lo seguimos midiendo en base arbitraria, 60, 24, 7,… En su momento, se hizo el mismo esfuerzo por introducir una base 10 para medir el tiempo, se fabricaron relojes donde convivían días de 24 horas con días de 10 horas, horas de 100 minutos, minutos de 100 segundos y no funcionó. Nos queda claro que fue un fracaso aquella forma de intentar medir el tiempo en base 10, por qué, porque nosotros los humanos, suelo decir así, tenemos corriendo por nuestras venas esta forma de medir el tiempo de hace miles de años.
Escritos muy antiguos rescatan esta forma de medir el tiempo en horas; en horas porque resultaba que el segundo era un intervalo de tiempo muy corto en el que poco o nada podía hacerse. En términos prácticos, se hacía algo en una hora, ni siquiera en un minuto. Ejemplo de ello es la Biblia, en la que en el evangelio de Marcos afirma que Jesús fue crucificado en la hora tercera o en las referencias encontradas en numerosos textos egipcios, en los que el tiempo era cuantificado en horas. La tecnología del momento no requería mayor resolución temporal.
En términos prácticos, fue la hora la que históricamente se usó y empolvó a su origen, el segundo, hasta la Revolución Industrial, con la que nació la necesidad de medir más rápido el tiempo. La vida de las personas empezó a ser más rápida, más agitada y hubo necesidad de dividir las 24 horas en minutos, es decir, fuimos en reversa; de las horas redescubrimos los minutos y, después, esos minutos -que significa pequeño- redescubrieron al segundo -la segunda división de la hora-.
Los relojes siempre han acompañado la vida de los humanos. Los relojes tienen un rol social de la mayor importancia, tanto así que en su momento, los medidores de tiempo eran elevados a posiciones sociales de alta estima porque estaban encargados de anunciar el cultivo, la cosecha, los eclipses. Los mayas son un ejemplo de grandes medidores de tiempo.

Fotografía: Jorge Alcántara

Los relojes miden el tiempo, la longitud y nos ubican en el espacio

Los relojes obviamente nos dicen la hora pero, también, pueden decirnos geográficamente en dónde estamos. Esto no es nuevo pero, a veces, no somos concientes de ello. Cuando preguntamos qué tan lejos vives de cierto lugar, usualmente contestamos en términos de tiempo y parece muy natural; contestamos distancia con relojes y no es cosa extraña, siempre hemos medido así.
El sistema tecnológico sofisticado que nos convence, de una vez por todas, de que los relojes nos dicen en dónde estamos es el Global Positioning System (GPS). El GPS no es más que relojes atómicos operando en los satélites en el espacio y en, por ejemplo, los teléfonos celulares en Tierra. 
Lo único que hacen los satélites (al menos cuatro) es emitir señales de sincronía, que son recibidas por los teléfonos celulares para determinar nuestra ubicación, a partir de las diferencias del tiempo de arribo de las distintas señales emitidas.
Ubicarnos con relojes tiene aspectos históricos muy interesantes. Cuando vemos uno de los más antiguos mapas de América nos parece deforme, la pregunta es por qué. Uno puede suponer desconocimiento del continente pero queda un tanto oculto el hecho de que la cartografía se hacía a partir de las costas navegando, tocando tierra punto a punto y dibujando el mapa con base en las coordenadas del barco. Las coordenadas, longitud y latitud, daban la posición del barco. La latitud era fácil de obtener: en el hemisferio Norte si veían la estrella del Norte, la estrella polar, y en el Sur, la estrella del Sur. La longitud, por su parte, era más complicada de determinar porque la Tierra rota. Para medir longitud necesitaban relojes.
En la medida en la que el reloj de la embarcación fuera un buen artefacto, tenía mejor cartografía. Era una cuestión de seguridad, un marinero en alta mar sin un reloj, estaba perdido. Todas las naves que venían de España a América, en aquellos años de la conquista, pasaban de manera obligatoria por el Puerto de Cádiz en San Fernando a calibrar sus relojes. Ahí, en San Fernando estaba el observatorio, el Real Observatorio -ahora es el Real Observatorio de la Armada-, responsable de calibrar los relojes, ya que en aquel momento, el tiempo se medía en términos de la posición de las estrellas. Con dichos artefactos mecánicos, los marineros se aventuraban al Atlántico navegando tranquilos, sabiendo en dónde estaban. Lo más preciado de una embarcación era su reloj.
La relación de los relojes con la navegación sigue siendo la misma hoy en día, nosotros navegamos con relojes; ahí está el GPS. A nivel personal también navegamos con relojes porque nos ubicamos espacialmente con ellos: «estoy a 15 minutos del auditorio». De hecho, en términos muy formales, usamos los relojes para medir longitud. Si recordamos la definición del metro del SI, nos damos cuenta de que el metro es la distancia que alcanza a recorrer la luz cuando se propaga en el vacío en cierta fracción de segundo. Entonces, necesitas relojes para medir longitud formalmente.


Los relojes también comunican

Los relojes nos dicen qué hora es, nos dicen en dónde estamos, con ellos medimos distancias y también nos comunican. Las redes de comunicación funcionan bajo principios de sincronía y multiplexación temporal. Esto lo suelo ilustrar con un ejemplo que nos es muy familiar. Cuando en su momento fuimos niños, todos jugamos al teléfono con un par de vasos unidos con un hilo. Si hay un niño frente a cada vaso, ambos pueden platicar sin problema. Si hay dos niños frente a cada vaso y desean platicar entre ellos, deben ponerse de acuerdo para turnarse. El tiempo lo dividen, lo subdividen y se organizan. Si hay 10, pues en 10 y se empieza a complicar el asunto pero sigue siendo posible.
Ahora bien, ¿qué sucede con un par de ciudades con un millón de habitantes y un hilo, en las que todos quieren hablar con todos? Sucede lo mismo, debe dividirse el tiempo en pequeñas ventanas, que cada habitante aprovechará para transferir su mensaje a su contraparte que está del otro lado. Si se tiene un millón de habitantes, se puede partir un segundo en un millón de partes (microsegundo). Quizás, un segundo sea mucho tiempo y la voz suene entrecortada, entonces, pueden hacerse ventanas más pequeñas (milisegundos), y subdividir esos milisegundos en un millón de partes (nanosegundos); entonces la conversación parecerá fluida, como sucede con los cuadros de la televisión y el cine, parece una evolución continua aunque en realidad son imágenes discretas. Lo mismo sucede en telefonía.
Para comunicar a un millón con un millón necesitamos relojes, si no, no podremos dividir el tiempo, no podremos hacer esas ventanas de tiempo. Y no necesitamos cualquier reloj; entre más habitantes, mejores relojes. No es lo mismo comunicar 100 con 100 que un millón con un millón. No puede haber error, si se equivoca el artefacto se enviarán los mensajes equivocados, se caería la comunicación. A mejores relojes, mejores comunicaciones.
La actividad del Cenam es muy importante para las comunicaciones. Empresas de comunicación muy conocidas, como Telmex, tienen relojes atómicos en su red, los cuales son piezas sofisticadas que necesitan mantenerse en buen estado de operación. Como son tan sofisticadas, ¿quién las puede vigilar?, ¿quién puede medirlas?, pues el Cenam. Nosotros supervisamos que esos relojes funcionen como se espera que lo hagan.
Toda la electrónica funciona con relojes. Ejemplo de ello son los teléfonos inteligentes, los cuales tienen un oscilador interno, un reloj. Si ese reloj falla, el aparato dejará de funcionar. Las computadoras, las televisiones, los radios, casi cualquier pieza electrónica incorpora un reloj, un oscilador. Si en este momento fallaran todos los relojes a nivel mundial, entraríamos en un caos inmediato: dejarían de operar todas las comunicaciones.


Los relojes y nuestra seguridad

Hoy en día, con el aumento de la cobertura y el uso extensivo de Internet, la seguridad se vuelve cada vez más importante. Nos comunicamos por correo electrónico y redes sociales, en tiempo real y gratis. Y nos preocupa la seguridad. ¿Cómo proteger la confidencialidad de nuestros mensajes? Hay varias formas.
La confidencialidad siempre ha sido necesaria, vamos, emperadores romanos que necesitaban enviar mensajes secretos a sus contrapartes cifraban la información, de tal suerte, que ésta viajara de manera segura e inalterable, hasta que la contraparte tuviera la forma de decodificarla y recuperar el mensaje. Actualmente, es igual; cuando hacemos una transacción bancaria con una tarjeta en un cajero, la información viaja de forma codificada, es una codificación matemática.
Romper ese código criptográfico es muy complicado, pero posible. De tal manera que, cuando hay genuino interés de alguna parte por conocer los mensajes que alguien está enviando, se pueden usar grandes recursos informáticos para romper el código criptográfico que está por detrás y, robarse o alterar la información. Es algo muy crítico a nivel de seguridad.
Dado que en el Cenam tenemos la responsabilidad de decir en este país qué hora es, necesitamos atender a todos de acuerdo con sus necesidades. Al ama de casa que nos pide la hora, le respondemos con un método sencillo, simple, con una seguridad acorde a sus implicaciones. Pero si una agencia de seguridad nacional es quien requiere la hora, le trataremos de manera diferente por lo que representa su labor.
Hay usuarios muy demandantes en cuanto a la integridad de la información que sale desde nuestros laboratorios y se propaga hasta su aplicación. Necesitamos que cuando esa información viaje, nadie en medio la intercepte y modifique. Para ello, hemos desarrollado un protocolo de comunicación cuántica muy avanzado (Protocolo BB84), con miras a proteger con una garantía de 100% el que la información que nosotros enviemos viaje de manera confidencial y segura. No hay forma de romper el código criptográfico que utilizamos en la comunicación. Este es un trabajo que hemos incursionado en el Cenam con miras a atender aspectos de nuestra responsabilidad.

El Premio Nacional de Ciencias y Artes 2014

El futuro siempre es incierto. Nadie sabe bien qué va a suceder en el futuro, en dónde vamos a estar en un año. Uno tiene ciertas expectativas del futuro pero siempre hay cierta incertidumbre. Así, es que el Premio Nacional de Ciencias y Artes 2014 en el área de Tecnología, Innovación y Diseño, con el cual he sido honrado, nunca lo imaginé. No trabajé para el Premio, simplemente he hecho mi trabajo como debía hacerlo y, bueno, el éste es un reconocimiento altamente honroso para mí, una enorme sorpresa y una enorme responsabilidad, también.
El hecho de que sea el más alto reconocimiento que otorga el Gobierno mexicano a un individuo, me llena de orgullo, enorme satisfacción y responsabilidad. Ahora, más que nunca, estoy comprometido con el país. Yo soy producto de la sociedad; mi educación siempre ha sido financiada por el Estado y ahora que la sociedad, a través del Gobierno, considere que he hecho algún aporte significativo, me anima a seguir dando lo mejor de mis capacidades en beneficio del país.
Veamos cómo en el futuro se desarrollan los eventos, por el momento, tenemos planes aquí en el Cenam en cuanto a la medición de tiempo. Queremos seguir avanzando, acortando distancias con los países que tradicionalmente tienen liderazgo en esta materia. Al momento, lo hemos hecho muy bien; en estos 20 años, nos hemos posicionado, hemos obtenido el reconocimiento internacional, pero queremos seguir trabajando de manera intensa para dar solución a las necesidades del país, para que el ciudadano viva mejor. Mejores relojes son mejores comunicaciones, mejores servicios, menores costos. En esto estamos empeñados, en que nuestro esfuerzo se traduzca en un mejor nivel de vida para la población.
Casi es el primer Premio Nacional de Ciencias y Artes, otorgado a un metrólogo. Me detengo porque hay un antecedente. El Dr. Manuel Salvador Vallarta recibió el Premio en 1961. No lo recibió propiamente por su trabajo en Metrología, pero él era miembro del BIMP en ese momento. Si uno escucha el discurso que dio al recibirlo, puede enmarcar su contenido en el campo.
Este Premio es plenamente en Metrología y no nos debe de sorprender. La Metrología es muy noble y a nivel internacional, guardadas las distancias, es semillero de Premios Nobel, particularmente la Metrología de relojes, la Metrología de tiempo. El más reciente, David J. Wineland (2012), de nuestra contraparte en EE.UU. Anteriormente, John L. Hall (2005) y Norman F. Ramsey (1989); todos ellos metrólogos de tiempo.
Bienvenido el Premio, ¡enhorabuena que este reconocimiento haya sido dado al Cenam! La labor que ha hecho el Centro ha sido muy intensa. Es un reconocimiento que si bien es otorgado a una persona en particular, lo veo como un reconocimiento al Centro en su conjunto por el aporte que ha hecho a la sociedad.
Esperemos que vengan más reconocimientos en el futuro, que éste sirva de motivación a las nuevas generaciones, a los colegas de otros laboratorios para que sigan aportando lo mejor de ellos. El Premio Nacional de Ciencias y Artes es altamente honroso para toda la comunidad del Cenam.

 

Contribuciones en el tiempo

1994
El Dr. José Mauricio López Romero fue invitado para dirigir la División de Metrología de Tiempo y Frecuencia del Cenam.

1995
Implementó en la División de Metrología de Tiempo y Frecuencia del Cenam, la operación de seis relojes atómicos de Cesio de tipo comercial, los cuales se sometieron a un esquema de comparación mutua permanente a fin de medir su nivel de exactitud más allá de las especificaciones del fabricante.

1996
Impulsó el establecimiento de una comparación internacional permanente utilizando técnicas satelitales pasivas entre el Cenam y el BIPM, a efecto de comparar los relojes atómicos del Centro con otros 50 laboratorios similares alrededor del mundo.

Estableció diversos mecanismos para diseminar la hora del día en los tres husos horarios del país, entre ellos un sistema de respuesta automática vía telefónica y un mecanismo de sincronía por modem.

1998
Inició con los primeros experimentos en México de espectroscopia de saturación en gas de Cesio 133 con miras a realizar experimentos de manipulación de materia con luz, que permitieran desarrollar un reloj atómico ubicado en la frontera de la ciencia y tecnología. Dicho esquema, llamado fuente atómica, permite medir el tiempo con 15 cifras significativas utilizando materia ultra fría.

1998-2010
El equipo dirigido por el Dr. López estableció en la División de Metrología de Tiempo y Frecuencia, una red de servidores de tiempo a efecto de sincronizar de manera remota, automática, periódica y gratuita equipos de cómputo ubicados en cualquier punto del país.

El NIST, el Dr. López Romero y su grupo desarrollaron un sistema para medir, en tiempo real, el nivel de sincronía entre relojes atómicos remotos alcanzando precisiones de nanosegundos. Esta técnica es utilizada en América para comparar relojes atómicos distribuidos en 20 países.

Desarrolló técnicas para generar, en tiempo real, escalas de tiempo de muy alta exactitud basadas en relojes atómicos remotos. Esta técnica es utilizada para generar el tiempo de referencia del Continente Americano, referido como SIMT.

El Dr. López Romero y su grupo de trabajo desarrollaron una generalización del protocolo BB84 de distribución de llave cuántica criptográfica. Dicha generalización resiste los ataques informáticos más avanzados, cuya aplicación subyace en firma electrónica, seguridad, defensa, actividad bancaria, entre otras, que demandan integridad en la información de la hora del día.

2010
Alcanzó exitosamente los resultados esperados de la fuente atómica, experimento único en América Latina y uno de los más avanzados a nivel internacional.

Inició una serie de experimentos con miras a desarrollar nuevas capacidades de medición de frecuencias ópticas con un nivel de exactitud de 15 cifras significativas, a fin de apoyar aplicaciones donde los láseres son elementos clave, como es el caso de las telecomunicaciones por fibra óptica.

2012
Logró la operación exitosa del primer peine de frecuencias.

2014
Logró la operación exitosa del segundo peine de frecuencias sustentando, así, el establecimiento del Patrón Nacional de Frecuencias Ópticas, el cual será declarado operacional en este año y que tendrá gran importancia para alcanzar un mejor aprovechamiento del tendido de fibras ópticas en el país.

 

  • Ajq´ij en maya-k´iché puede ser traducido como el contador de los días y, hace referencia a la persona que conoce y ejercita el calendario sagrado maya.

 

Dr. Saúl de la Rosa Nieves, persistencia en el espacio.

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