Στο παρελθόν, το 2012, γύρισε σαράντα πέντε χρόνια από τη στιγμή που η ανθρωπότητα αποφάσισε να χρησιμοποιήσει την ατομική χρονομέτρηση για την πιο ακριβή μέτρηση του χρόνου. Το 1967, στο διεθνές σύστημα SI, η κατηγορία του χρόνου έπαψε να καθορίζεται από αστρονομικές κλίμακες - το πρότυπο του κατιού της συχνότητας ήρθε να τις αντικαταστήσει. Ήταν αυτός που πήρε το πλέον δημοφιλές όνομα - το ατομικό ρολόι. Ο ακριβής χρόνος που μας επιτρέπουν να καθορίσουμε έχει ένα ασήμαντο λάθος ενός δευτερολέπτου στα τρία εκατομμύρια χρόνια, που μας επιτρέπει να τα χρησιμοποιούμε ως πρότυπο χρόνου σε οποιοδήποτε μέρος του κόσμου.
Λίγη ιστορία
Η ίδια η ιδέα της χρήσης δονήσεων ατόμων για μια εξαιρετικά ακριβή μέτρηση του χρόνου εκφράστηκε για πρώτη φορά το 1879 από τον βρετανό φυσικό William Thomson. Στο ρόλο του πομπού των αντηχικών ατόμων, ο επιστήμονας πρότεινε τη χρήση υδρογόνου. Οι πρώτες προσπάθειες να υλοποιηθεί η ιδέα στην πράξη έγιναν μόνο στη δεκαετία του '40. Από τον εικοστό αιώνα. Και τα πρώτα ατομικά ρολόγια εργασίας στον κόσμο εμφανίστηκαν το 1955 στο Ηνωμένο Βασίλειο. Ο δημιουργός τους ήταν ο βρετανός φυσικός-πειραματιστής Dr. Louis Essen. Το ρολόι δούλευε με βάση τις δονήσεις των ατόμων του καισίου-133 και χάρη σ 'αυτούς οι επιστήμονες τελικά κατάφεραν να μετρήσουν τον χρόνο με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια από ό, τι πριν. Η πρώτη συσκευή του Έσσεν επέτρεψε ένα σφάλμα όχι περισσότερο από ένα δευτερόλεπτο για κάθε εκατό χρόνια, αλλά στη συνέχεια η ακρίβεια των μετρήσεων αυξήθηκε επανειλημμένα και το σφάλμα ανά δευτερόλεπτο μπορεί να τρέξει μόνο για 2-3 εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Ατομικό ρολόι: η αρχή της λειτουργίας
Πώς λειτουργεί αυτή η πονηρή "συσκευή"; Ως γεννήτρια συχνότητας συντονισμού, τα ατομικά ρολόγια χρησιμοποιούν τα επίπεδα ενέργειας των μορίων ή των ατόμων στο κβαντικό επίπεδο. Η κβαντομηχανική εγκαθιδρύει τη σύνδεση μεταξύ του συστήματος "ατομικού πυρήνα-ηλεκτρονίου" και διαφόρων διακριτών επιπέδων ενέργειας. Εάν ένα τέτοιο σύστημα επηρεάζεται από ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο με αυστηρά καθορισμένη συχνότητα, τότε αυτό το σύστημα θα μεταβεί από χαμηλό επίπεδο σε υψηλό. Μια αντίστροφη διαδικασία είναι επίσης δυνατή: η μετάβαση ενός ατόμου από ένα υψηλότερο επίπεδο σε ένα χαμηλό, συνοδευόμενο από ακτινοβολία ενέργειας. Αυτά τα φαινόμενα μπορούν να ελεγχθούν και να σταθεροποιηθούν όλα τα ενεργειακά άλματα, δημιουργώντας κάτι σαν ένα ταλαντωτικό κύκλωμα (ονομάζεται επίσης ατομικός ταλαντωτής). Η συντονισμένη συχνότητα θα αντιστοιχεί στη διαφορά ενέργειας των γειτονικών επιπέδων της ατομικής μετάβασης, διαιρούμενη από τη σταθερά Planck.
Ένα τέτοιο κυκλωματικό κύκλωμα έχει αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τους μηχανικούς και αστρονομικούς προκάτοχούς του. Για έναν τέτοιο ατομικό ταλαντωτή, η συχνότητα συντονισμού των ατόμων οποιασδήποτε ουσίας θα είναι η ίδια, κάτι που δεν μπορεί να λεχθεί για εκκρεμές και πιεζοηλεκτρικούς κρυστάλλους. Επιπλέον, τα άτομα δεν αλλάζουν τις ιδιότητές τους με την πάροδο του χρόνου και δεν φθείρονται. Επομένως, το ατομικό ρολόι είναι ένα εξαιρετικά ακριβές και πρακτικά αιώνιο χρονόμετρο.
Ακριβής χρόνος και σύγχρονη τεχνολογία
Τα δίκτυα τηλεπικοινωνιών, οι δορυφορικές επικοινωνίες, το GPS, οι διακομιστές NTP, οι ηλεκτρονικές συναλλαγές στο χρηματιστήριο, οι ηλεκτρονικές δημοπρασίες, η διαδικασία αγοράς εισιτηρίων μέσω του Διαδικτύου - όλα αυτά και πολλά άλλα φαινόμενα έχουν εδραιωθεί εδώ και πολύ καιρό στη ζωή μας. Αλλά αν η ανθρωπότητα δεν εφευρέσει το ατομικό ρολόι, δεν θα συνέβαινε. Ο ακριβής χρόνος, ο συγχρονισμός με τον οποίο σας επιτρέπει να ελαχιστοποιήσετε τυχόν σφάλματα, καθυστερήσεις και καθυστερήσεις, επιτρέπει σε ένα άτομο να αξιοποιήσει στο έπακρο αυτό το ανεκτίμητο αναντικατάστατο πόρο, το οποίο ποτέ δεν είναι πάρα πολύ.