سال گذشته، ۲۰۱۲، چهل و پنج سال از زمانی که بشر تصمیم گرفت از زمان‌سنجی اتمی برای اندازه‌گیری زمان تا حد امکان دقیق استفاده کند، می‌گذرد. در سال 1967، در سیستم بین المللی SI، مقوله زمان دیگر توسط مقیاس های نجومی تعیین نمی شد - آنها با استاندارد فرکانس سزیم جایگزین شدند. این او بود که نام محبوب اکنون - ساعت های اتمی را دریافت کرد. زمان دقیقی که آنها به شما اجازه می دهند تعیین کنید دارای خطای ناچیز یک ثانیه در سه میلیون سال است که به آنها اجازه می دهد به عنوان یک استاندارد زمانی در هر گوشه ای از جهان استفاده شوند.
کمی از تاریخ
ایده استفاده از ارتعاشات اتمی برای اندازه گیری بسیار دقیق زمان برای اولین بار در سال 1879 توسط فیزیکدان بریتانیایی ویلیام تامسون بیان شد. این دانشمند در نقش ساطع کننده اتم های تشدید کننده، استفاده از هیدروژن را پیشنهاد کرد. اولین تلاش ها برای اجرای این ایده تنها در دهه 1940 انجام شد. قرن بیستم. و اولین ساعت اتمی کار در جهاندر سال 1955 در انگلستان ظاهر شد. خالق آنها فیزیکدان تجربی بریتانیایی دکتر لوئیس اسن بود. این ساعت بر اساس ارتعاشات اتم های سزیم-133 کار می کرد و به لطف آنها، دانشمندان سرانجام توانستند زمان را با دقت بسیار بیشتری نسبت به قبل اندازه گیری کنند. دستگاه اول اسن اجازه خطا بیش از یک ثانیه را برای هر صد سال نمی داد، اما متعاقباً دقت اندازه گیری ها چندین برابر افزایش یافت و خطا در هر ثانیه فقط در 2 تا 3 صدها میلیون سال جمع می شود.
ساعت‌های اتمی: چگونه کار می‌کنند
این "دستگاه" مبتکر چگونه کار می کند؟ به عنوان یک مولد فرکانس تشدید، ساعت‌های اتمی از سطوح انرژی مولکول‌ها یا اتم‌ها در سطح کوانتومی استفاده می‌کنند. مکانیک کوانتومی بین سیستم "هسته اتمی - الکترون" با چندین سطح انرژی گسسته ارتباط برقرار می کند. اگر چنین سیستمی تحت تأثیر یک میدان الکترومغناطیسی با فرکانس کاملاً مشخص قرار گیرد، آنگاه این سیستم از یک سطح پایین به یک سطح بالا خواهد رفت. فرآیند معکوس نیز امکان پذیر است: انتقال یک اتم از سطح بالاتر به سطح پایین تر، همراه با انتشار انرژی. این پدیده ها را می توان با ایجاد چیزی شبیه مدار نوسانی (به آن نوسانگر اتمی نیز می گویند) تمام پرش های انرژی را کنترل و ثبت کرد. فرکانس تشدید آن با اختلاف انرژی بین سطوح انتقال اتمی همسایه، تقسیم بر ثابت پلانک مطابقت دارد.
چنین مدار نوسانی مزایای غیرقابل انکاری نسبت به پیشینیان مکانیکی و نجومی خود دارد. برای یکیچنین نوسانگر اتمی، فرکانس تشدید اتم های هر ماده یکسان خواهد بود، که نمی توان در مورد آونگ ها و پیزوکریستال ها گفت. علاوه بر این، اتم ها با گذشت زمان خواص خود را تغییر نمی دهند و فرسوده نمی شوند. بنابراین، ساعت اتمی یک کرنومتر بسیار دقیق و تقریباً همیشگی است.
زمان دقیق و فناوری مدرن
شبکه های مخابراتی، ارتباطات ماهواره ای، GPS، سرورهای NTP، تراکنش های الکترونیکی در بورس اوراق بهادار، حراج های آنلاین، روش خرید بلیط از طریق اینترنت - همه اینها و بسیاری از پدیده های دیگر مدت هاست که در زندگی ما ثابت شده است. اما اگر بشریت ساعت اتمی را اختراع نمی کرد، همه اینها به سادگی اتفاق نمی افتاد. زمان دقیق، هماهنگ با آن به شما امکان می‌دهد هر گونه خطا، تأخیر و تأخیر را به حداقل برسانید.
