Anul trecut, 2012, au trecut patruzeci și cinci de ani de când omenirea a decis să folosească cronometrul atomic pentru a măsura timpul cât mai precis posibil. În 1967, în sistemul SI internațional, categoria de timp nu mai era determinată de scale astronomice - acestea au fost înlocuite cu standardul de frecvență de cesiu. El a primit numele acum popular - ceasuri atomice. Ora exactă pe care vă permit să-l determinați are o eroare neglijabilă de o secundă în trei milioane de ani, ceea ce le permite să fie utilizate ca standard de timp în orice colț al lumii.
Un pic de istorie
Ideea însăși de a folosi vibrațiile atomice pentru măsurarea ultra-preciză a timpului a fost exprimată pentru prima dată în 1879 de către fizicianul britanic William Thomson. În rolul emițătorului de atomi rezonatori, acest om de știință a propus utilizarea hidrogenului. Primele încercări de a pune ideea în practică au fost făcute abia în anii 1940. secolul douăzeci. Și primul ceas atomic funcțional din lumea apărut în 1955 în Marea Britanie. Creatorul lor a fost fizicianul experimental britanic Dr. Louis Essen. Acest ceas a funcționat pe baza vibrațiilor atomilor de cesiu-133 și, datorită acestora, oamenii de știință au reușit în sfârșit să măsoare timpul cu o precizie mult mai mare decât înainte. Primul dispozitiv de la Essen a permis o eroare de cel mult o secundă la fiecare sută de ani, dar ulterior acuratețea măsurătorilor a crescut de multe ori și eroarea pe secundă se poate acumula doar în 2-3 sute de milioane de ani.
Ceasuri atomice: cum funcționează
Cum funcționează acest „dispozitiv” ingenios? Ca generator de frecvență de rezonanță, ceasurile atomice folosesc nivelurile de energie ale moleculelor sau atomilor la nivel cuantic. Mecanica cuantică stabilește o legătură între sistemul „nucleu atomic – electroni” cu mai multe niveluri de energie discrete. Dacă un astfel de sistem este afectat de un câmp electromagnetic cu o frecvență strict specificată, atunci acest sistem va trece de la un nivel scăzut la unul ridicat. Este posibil și procesul invers: trecerea unui atom de la un nivel superior la unul inferior, însoțită de emisia de energie. Aceste fenomene pot fi controlate și înregistrate toate s alturile de energie prin crearea a ceva ca un circuit oscilator (se mai numește și oscilator atomic). Frecvența sa de rezonanță va corespunde diferenței de energie dintre nivelurile de tranziție atomică vecine, împărțită la constanta lui Planck.
Un astfel de circuit oscilant are avantaje incontestabile față de predecesorii săi mecanici și astronomici. Pentru unun astfel de oscilator atomic, frecvența de rezonanță a atomilor oricărei substanțe va fi aceeași, ceea ce nu se poate spune despre pendule și piezocristale. În plus, atomii nu își schimbă proprietățile în timp și nu se uzează. Prin urmare, ceasul atomic este un cronometru extrem de precis și aproape perpetuu.
Timp precis și tehnologie modernă
Rețele de telecomunicații, comunicații prin satelit, GPS, servere NTP, tranzacții electronice la bursă, licitații online, procedura de cumpărare a biletelor prin internet - toate acestea și multe alte fenomene s-au stabilit de mult în viața noastră. Dar dacă omenirea nu ar fi inventat ceasul atomic, toate acestea pur și simplu nu s-ar fi întâmplat. Timpul precis, sincronizat cu care vă permite să minimizați orice erori, întârzieri și întârzieri, permite unei persoane să profite la maximum de această resursă neprețuită de neînlocuit, care nu este niciodată prea mare.
