Sobre lo muy pequeño

El ser humano, en su afán por la precisión científica, ha desarrollado aparatos para medir el tiempo y teeorías científicas para calcular espacios de tiempo imposibles de medir. Lapsos de tiempo extremadamente cortos y extremadamente largos. Para poder entenderlo, se suele emplear una técnica que consiste en convertir el tiempo a distancia, empleando la velocidad de la luz.

Recordemos el significado de las potencias de 10:

10² : significa 1 seguido de dos ceros, es decir 100
10³ : significa 1 seguido de tres ceros, es decir 1000

Si el exponente es negativo, hablamos de valores menores que la unidad:
10^-2 : es 1 dividido por 100, es decir 0,01. Observe que el valor del exponente (2) indica la posición del primer dígito no nulo  a la derecha de la coma.
10^-6 : indica 1 dividido por 1000000, es decir 0,000001

Analicemos el tiempo, partiendo de un segundo y disminuyendo progresivamente:

10⁰: Un segundo es un lapso de tiempo breve, pero perceptible. Tiene su origen en la antigua Babilonia al dividir la duración del día mediante el sistema sexagesimal (base 60) de numeración. En nuestro mundo individual, lo más precido a un segundo es el tiempo transcurrido entre dos latidos de nuestro corazón (salvo que usted tenga bradicardia, taquicardia o sea corredor de maratón, como yo fui mucho años). 
 
10^-1: 1/10, es decir, una décima de segundo. Para un caracol, es un lapso de tiempo indetectable. Para él los sucesos que transcurren en tiempos inferiores a 1/3 de segundo, aparecen fundidos entre sí. Esto significa que el caracol percibe el mundo a mayor velocidad que nosotros: quioen vive deprisa ve pasar las cosas lentamente. Durante este tiempo la luz recorre 30000 km (recordemos que una vuelta a la Tierra en el ecuador son casi 40000 km).

10^-2 : El aleteo del colibrí se realiza a razón de 100 veces por segundo. Cada aleteo dura una centésima, 0,01 segundos.

10^-3 : Milésima de segundo. Una mosca mueve sus alas cada milésima de segundo. O, lo que es lo mismo mil veces cada segundo. Para el ser humano, cualquier pareja de sonidos separados menos de 2 milésimas, son tomados como un solo sonido. Una milésima de segundo después del Big-bang se generó la radiación de fondo del universo, aún detectable.

10^-4 : Diezmilésima de segundo. En este tiempo, en un gramo de uranio 238 se habrá desintegrado un átomo. Un avión supersónico recorre 3,5 cm y la luz 30 kilómetros en este tiempo.

10^-6 : Microsegundo.  La luz recorre 300 metros. Transcurrido este tiempo desde el Big-bang se formaron los protones y neutrones. El choque de los rayos cósmicos con las En las capas más altas de la atmófera terrestre genera los muones cuya vida media, duración, es un microsegundo. Este proceso está asociado a la creacion de materia a partir de energía.

10^-8 : Cienmillonésima de segundo o 10 nanosegundos. La luz recorre tres metros. Es el tiempo que dura una partícula subatómica llamada mesón. La medida de estos espacios de tiempo es difícil para la Física, pero emplea un truco que consiste en convertir el tiempo a distancia: para ello rompen una radiación o chorro de partículas en dos y hacen recorrer caminos de diferente longitud a ambas partes. Conociendo la velocidad, calculan el tiempo.

10^-9 :  Nanosegundo. La luz recorre 30 centímetros. Una molécula es capaz de girar una vez sobre sí misma. La velocidad de los chips de memoria y los chips lógicos se mide en nanosegundos. Los chips de RAM existentes en un ordenador operan, en nanosegundos, de acuerdo a su velocidad. Pueden encontrase chips de 150ns, 120ns,
100ns o 80 nanosegundos.

10^-10: Diezmillonésima de segundo. Después de la primera diezmillonésima de segundol del Big-bang, se formaron los cuatro tipos de fuerza del universo: electromagnética, fuerte, gravitación y débil. Elátomo de Cesio 133, Cs, oscila casi una vez entre un estado excitado de energía hasta su estaado fundamenta. Esta oscilación ha sido tomada como patrón, en el reloj atómico de cesio  para definir el segundo, tomando un alto número de oscilaciones:

Un segundo es la duración de 9 192 631 770 oscilaciones de la radiación emitida en la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del isótopo 133 del átomo de cesio (133Cs), a una temperatura de 0 K

Reloj atómico.

 
10^-12: Billonésima de segundo, picosegundo. Es el tiempo en que un destello de láser recorre 0,3 milímetros. 

Para medir este tiempo, dividen el rayo en dos partes a las que hacen recorre diferente camino antes de volver a unir ambos rayos.  Ahi, debido a los diferentes caminos y tiempo empleados, aparecen superposiciones de ondas llamadas interferencias que permiten calcular los tiempos de recorrido de cada haz.

 Interferencias luminosas

En el gráfico puede verse cómo al incidir la luz en las rendijas b y c, recorren diferente distancia para llegar a d, de modo que las ondas pueden llegar en fase (interferencia constructiva, produciendo zona iluminada) o desfasadas (interferencia destructiva, produciendo oscuridad).

   
10^-14: Diezmilbillonésima de segundo, diez femtosegundos: 0,00000000000001 segundos. En ese tiempo, la luz recorre la veinteava parte del grosor de un cabello humano. 

10^-15: Milbillonésima de segundo. Femtosegundo. En un femtosegundo la luz recorre sólo 0,3 milésimas de milímetro, el diámetro de una bacteria pequeña.

"Todos los cambios que tienen lugar en los átomos y las moléculas ocurren en la escala de femtosegundos. Para una reacción química, o un cambio en las enzimas de tu cuerpo, el primer paso es en la escala de femtosegundos", explica el Nobel de Química Ahmed Zewail. 

En Salamanca (*), España, tenemos un láser pulsado que emite, como su nombre indica, pulsos de brevísima duración, 30 femtosegundos alcanzando potencias increiblemente altas,  del orden del petavatio (10¹⁵ vatios). Esas potencias enfocadas sobre cualquier material, crean unas condiciones similares a las del big bang en las que las subpartículas son despedidas a velocidades próximas a las de la luz. Emite en una longitud de onda de 800 nm (nanometros).

Con bajas potencias se está empleando en cirujía ocular refractaria: el láser esculpe la córnea, corriguiendo los defectos de visión.

10^-16: Vida media de un pión (partícula subatómica). La luz recorre una distancia equivalente a una de sus longitudes de onda.

10^-18: Attosegundo. La luz recorre una longitud equivalente a tres átomos de hidrógeno.  

10^-20:  Diezmiltrillonésima parte de un segundo. Se cree que este el tiempo de vida media de unas extrañas partículas llamadas psi.

10^-21:  Zeptosegundo. Miltrillonésima parte de un segundo.  Parece ser que es la vida media de una partícula de Bosón de Higgs, nombre con el que los físicos denominan la energía original que dio vida a todo lo que existe. Los científicos piensan que el descubrimiento de este tipo de energía puede conducir a la construcción de micromáquinas sin fricción con partes móviles que leviten.

10^-24:  Yoctosegundo. Billonésima de billonésima de segundo.  Un yoctosegundo es el tiempo que tarda la luz en recorrer un núcleo atómico.

10^-35:  Se separan lasa fuerzas débil y fuerte y se ponen de manifiesto las irregularidades del universo.

10^-43:  Fracción de tiempo más pequeña que manejan los físicos.

Como podemos comprobar, la precisión en la Ciencia ha llegado a límites increibles. Si en el umbral de percepción humana, un segundo nos parece un lapso casi indetectable, parece imposible que un segundo pueda dividirse en tantas partes. Nada menos que en  1000.000.000.000.000.000.000.000 segundos.

(*) https://www.clpu.es/

Ismael.