Πέρυσι, 2012, είχαν περάσει σαράντα πέντε χρόνια από τότε που η ανθρωπότητα αποφάσισε να χρησιμοποιήσει ατομική χρονομέτρηση για να μετρήσει τον χρόνο όσο το δυνατόν ακριβέστερα. Το 1967, στο διεθνές σύστημα SI, η κατηγορία του χρόνου δεν καθοριζόταν πλέον από αστρονομικές κλίμακες - αντικαταστάθηκαν από το πρότυπο συχνότητας καισίου. Ήταν αυτός που έλαβε το δημοφιλές πλέον όνομα - ατομικά ρολόγια. Ο ακριβής χρόνος που σας επιτρέπουν να προσδιορίσετε έχει ένα αμελητέο σφάλμα ενός δευτερολέπτου σε τρία εκατομμύρια χρόνια, το οποίο τους επιτρέπει να χρησιμοποιηθούν ως πρότυπο χρόνου σε οποιαδήποτε γωνιά του κόσμου.
Λίγη ιστορία
Η ίδια η ιδέα της χρήσης ατομικών δονήσεων για εξαιρετικά ακριβή μέτρηση του χρόνου εκφράστηκε για πρώτη φορά το 1879 από τον Βρετανό φυσικό William Thomson. Στο ρόλο του εκπομπού των ατόμων συντονιστή, αυτός ο επιστήμονας πρότεινε τη χρήση του υδρογόνου. Οι πρώτες προσπάθειες να γίνει πράξη η ιδέα έγιναν μόλις τη δεκαετία του 1940. εικοστός αιώνας. Και το πρώτο ατομικό ρολόι στον κόσμο που λειτουργείεμφανίστηκε το 1955 στο Ηνωμένο Βασίλειο. Δημιουργός τους ήταν ο Βρετανός πειραματικός φυσικός Dr. Louis Essen. Αυτό το ρολόι λειτούργησε με βάση τις δονήσεις των ατόμων καισίου-133 και χάρη σε αυτά, οι επιστήμονες μπόρεσαν τελικά να μετρήσουν τον χρόνο με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια από πριν. Η πρώτη συσκευή του Essen επέτρεπε ένα σφάλμα όχι περισσότερο από ένα δευτερόλεπτο για κάθε εκατό χρόνια, αλλά στη συνέχεια η ακρίβεια των μετρήσεων αυξήθηκε πολλές φορές και το σφάλμα ανά δευτερόλεπτο μπορεί να συσσωρευτεί μόνο σε 2-3 εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Ατομικά ρολόγια: πώς λειτουργούν
Πώς λειτουργεί αυτή η έξυπνη «συσκευή»; Ως γεννήτρια συχνοτήτων συντονισμού, τα ατομικά ρολόγια χρησιμοποιούν τα ενεργειακά επίπεδα μορίων ή ατόμων σε κβαντικό επίπεδο. Η κβαντομηχανική δημιουργεί μια σύνδεση μεταξύ του συστήματος «ατομικού πυρήνα - ηλεκτρονίων» με διάφορα διακριτά ενεργειακά επίπεδα. Εάν ένα τέτοιο σύστημα επηρεάζεται από ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο με αυστηρά καθορισμένη συχνότητα, τότε αυτό το σύστημα θα πάει από ένα χαμηλό επίπεδο σε ένα υψηλό. Η αντίστροφη διαδικασία είναι επίσης δυνατή: η μετάβαση ενός ατόμου από ένα υψηλότερο επίπεδο σε ένα χαμηλότερο, που συνοδεύεται από την εκπομπή ενέργειας. Αυτά τα φαινόμενα μπορούν να ελεγχθούν και να καταγραφούν όλα τα ενεργειακά άλματα δημιουργώντας κάτι σαν κύκλωμα ταλάντωσης (ονομάζεται επίσης ατομικός ταλαντωτής). Η συχνότητα συντονισμού του θα αντιστοιχεί στη διαφορά ενέργειας μεταξύ των γειτονικών ατομικών επιπέδων μετάπτωσης, διαιρούμενη με τη σταθερά του Planck.
Ένα τέτοιο ταλαντευτικό κύκλωμα έχει αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα έναντι των μηχανικών και αστρονομικών προκατόχων του. Για εναένας τέτοιος ατομικός ταλαντωτής, η συχνότητα συντονισμού των ατόμων οποιασδήποτε ουσίας θα είναι η ίδια, κάτι που δεν μπορεί να ειπωθεί για τα εκκρεμή και τους πιεζοκρυστάλλους. Επιπλέον, τα άτομα δεν αλλάζουν τις ιδιότητές τους με την πάροδο του χρόνου και δεν φθείρονται. Επομένως, το ατομικό ρολόι είναι ένας εξαιρετικά ακριβής και σχεδόν διαρκής χρονομέτρης.
Ακριβής χρόνος και σύγχρονη τεχνολογία
Τηλεπικοινωνιακά δίκτυα, δορυφορικές επικοινωνίες, GPS, διακομιστές NTP, ηλεκτρονικές συναλλαγές στο χρηματιστήριο, ηλεκτρονικές δημοπρασίες, η διαδικασία αγοράς εισιτηρίων μέσω Διαδικτύου - όλα αυτά και πολλά άλλα φαινόμενα έχουν από καιρό καθιερωθεί στη ζωή μας. Αλλά αν η ανθρωπότητα δεν είχε εφεύρει το ατομικό ρολόι, όλα αυτά απλά δεν θα είχαν συμβεί. Ο ακριβής χρόνος, ο συγχρονισμένος με τον οποίο σας επιτρέπει να ελαχιστοποιήσετε τυχόν σφάλματα, καθυστερήσεις και καθυστερήσεις, επιτρέπει σε ένα άτομο να αξιοποιήσει στο έπακρο αυτόν τον ανεκτίμητο αναντικατάστατο πόρο, ο οποίος δεν είναι ποτέ υπερβολικός.
