Vivimos en el mundo irreal en el que todo es prácticamente instantáneo. Acercas el móvil a un sensor y el dinero vuela de tu cuenta bancaria al restaurante. Haces clic y de repente todos tus contactos reciben tu nueva foto de perfil. La información viaja sin descanso y sin demora por todos lados. La vida caduca cada vez más rápido… Sin embargo, lo cierto es que sólo tenemos la percepción de que esos eventos son instantáneos porque somos extremadamente lentos procesando la información en comparación con nuestra tecnología. De hecho, digerimos la información tan despacio que nuestro «ahora» está 80 milisegundos en el pasado. Es normal, porque nuestro cerebro está adaptado para sobrevivir a los peligros de la naturaleza, no para sobrevivir a nuestra tecnología. Por eso un parpadeo dura 300 milisegundos, mientras que un ciclo de un microprocesador lleva sólo nanosegundos.

En la práctica nunca tenemos que preocuparnos por el tiempo que las señales tardan en viajar. Para nosotros la bombilla se enciende instantáneamente cuando damos el interruptor, la música suena instantáneamente cuando conectamos la radio, y nuestra foto llega instantáneamente a la otra persona cuando la mandamos por el móvil. Sin embargo, en algunos lugares es esencial recordar que lo instantáneo no existe y que el tiempo es cuestión de escalas.

Wall Street es unos de los lugares donde la velocidad de las señales no puede ignorarse.

Uno de esos lugares es Wall Street. Y es que hace tiempo que en los mercados bursátiles las guerras para conseguir ganar más dependen de algoritmos y tiempos de respuesta. Si tienes la información más rápido que los demás puedes comprar o vender antes que ellos. Es, literalmente, una lucha por quién está más cerca del presente. Uno de los mejores ejemplos de esto se cuenta en la película El proyecto colibrí (gracias Nuri =), donde dos emprendedores pretenden batir el récord de 16 milisegundos para controlar operaciones financieras.

No hay nada de ficción en esto. Quien controla la velocidad de transmisión controla el dinero. Pero, ¿dónde está el límite para ser el más rápido? ¿Cómo se puede asegurar un «juego limpio» entre los inversores? Pues aquí viene lo interesante: la única forma de garantizar un mercado «justo» es obligar a que todos todos los inversores vayan retrasados. ¿Cómo? Con ayuda de la Física.

Puesto que ninguna señal puede viajar más rápido que la luz (cuestiones cuánticas al margen), algunas empresas emplean kilómetros de fibra óptica para retrasar cualquier transacción que les llegue. Os pongo aquí un vídeo de ejemplo de la compañía iEX, cuyo sistema de seguridad consiste en 61 km de fibra que proporcionan 350 ms de retraso para cualquier operador que no esté en su sede central.

Esta estrategia de Wall Street también se usa en mi laboratorio, sólo que en ese caso lo que queremos retrasar son otro tipo de eventos: la detección de partículas. Cuando los físicos queremos medir partículas como un electrón o un protón, tenemos que considerar que esas partículas suelen viajar muy rápido, especialmente si salen de un acelerador de partículas, como es nuestro caso. Una de las formas para detectar las partículas es utilizar su tiempo de vuelo. La idea básica es que las partículas ligeras suelen ser más rápidas que las pesadas, de manera que si puedes cronometrarlas también puedes ordenarlas en masa.

Ejemplo de un espectro de tiempo de vuelo de la sal común (NaCl).

El problema, como os decía, es que las partículas vuelan muy rápidas. Y por muy rápido quiero decir que pueden tardar picosegundos (10^-12 s) en recorrer nuestro detector. Claro, eso significa que la propia electrónica que usamos para adquirir sus señales tiene que ser al menos igual de rápida. Pero de la misma manera que pasa con los mercados financieros es muy complicado lograr eso, así que la mejor solución vuelve a ser… ¿adivináis? Justo: retrasar las señales.

A diferencia de la Bolsa, nosotros no usamos fibra óptica (en los que viajan fotones) y sólo tenemos unos modestos cables de cobre (en los que viajan electrones). Así que lo que tenemos que preguntarnos es… ¿a qué velocidad viajan los electrones por un cable? ¿A qué velocidad viaja eso que llamamos electricidad? Aunque no lo parezca estas dos preguntas son totalmente distintas. Los electrones viajan bastante lentos cuando circulan por un metal: a 1 milímetro por segundo aproximadamente. Sin embargo, la electricidad no es tan lenta como los electrones. Por sorprendente que os parezca, la electricidad, eso que nos enseñaron que eran electrones moviéndose, es tan rápida como la luz (si queréis saber por qué tendréis que ver el vídeo de Veritasium que os dejo a continuación).

Así que resulta que no importa demasiado si usamos cables de fibra óptica o cables de cobre. Lo único que importa es cuánto queremos retrasar la señal, porque la velocidad de transmisión es esencialmente la misma en ambos casos. A diferencia de Wall Street nosotros no necesitamos ganar milisegundos, sólo nanosegundos, por lo que nuestros cables son bastante más cortos.

Tengo que confesar, ahora que llego al final de la entrada, que todo esto no lo sé porque me haya hecho el cálculo. Lo sé porque el otro día abrí la caja misteriosa que obra el milagro de retrasar 200 ns la señal de las partículas en el telescopio de tiempo de vuelo. Y tras quitar los cuatro tornillos de la tapa comprobé con satisfacción que dentro sólo había una cosa: metros y metros de cable enrollado. Me pareció hermoso. Al fin y al cabo no hay diseño más simple posible para cumplir esa función.

El secreto de nuestro «sistema de seguridad»: metros de cable enrollados en una caja.

@DayInLab