No passado, 2012, completou 45 anosdesde o momento em que a humanidade decidiu usar a cronometragem atômica para a medição mais precisa do tempo. Em 1967, no sistema International SI, a categoria de tempo não era mais determinada por escalas astronômicas - era substituída pelo padrão de frequência de césio. Foi ele quem recebeu o nome agora popular - relógios atômicos. O tempo exato em que eles podem ser determinados tem um erro insignificante de um segundo em três milhões de anos, o que permite que eles sejam usados como padrão de tempo em qualquer canto do mundo.
Um pouco de história
A própria idéia de usar vibrações atômicas paraA medição ultra-precisa do tempo foi expressa pela primeira vez em 1879 pelo físico britânico William Thomson. No papel de um radiador de ressonadores atômicos, este cientista propôs o uso de hidrogênio. As primeiras tentativas de colocar a idéia em prática foram feitas apenas nos anos 40. século XX. E os primeiros relógios atômicos em funcionamento do mundo apareceram em 1955 no Reino Unido. Seu criador foi o físico experimental britânico Dr. Louis Essen. Este relógio funcionou com base nas vibrações dos átomos de césio-133 e, graças a eles, os cientistas finalmente conseguiram medir o tempo com uma precisão muito maior do que antes. O primeiro dispositivo de Essen permitiu um erro de não mais de um segundo a cada cem anos, mas subseqüentemente a precisão da medição aumentou muitas vezes e o erro por segundo só pode ser executado por 2-300 milhões de anos.
Relógio atômico: princípio de operação
Como funciona esse "dispositivo" inteligente?O relógio atômico usa os níveis de energia das moléculas ou átomos no nível quântico como um gerador de frequência ressonante. A mecânica quântica estabelece uma conexão entre o sistema "núcleo atômico - elétrons" com vários níveis de energia discretos. Se tal sistema for afetado por um campo eletromagnético com uma frequência estritamente especificada, então este sistema fará a transição de um nível baixo para um nível alto. O processo inverso também é possível: a transição de um átomo de um nível superior para um inferior, acompanhada pela irradiação de energia. Esses fenômenos podem ser controlados e registrados todos os saltos de energia, criando algo como um circuito oscilatório (também é chamado de oscilador atômico). Sua frequência ressonante corresponderá à diferença de energia entre os níveis de transição dos átomos vizinhos, dividida pela constante de Planck.
Tal circuito oscilatório tem inegávelvantagens em comparação com seus predecessores mecânicos e astronômicos. Para um desses osciladores atômicos, a frequência ressonante dos átomos de qualquer substância será a mesma, o que não pode ser dito sobre pêndulos e piezocristais. Além disso, os átomos não alteram suas propriedades ao longo do tempo e não se desgastam. Portanto, um relógio atômico é um cronômetro extremamente preciso e quase atemporal.
Tempo exato e tecnologia moderna
Redes de telecomunicações, comunicações via satélite,GPS, servidores NTP, transações eletrônicas na bolsa, leilões on-line, o procedimento de compra de ingressos pela Internet - todos esses e muitos outros fenômenos há muito estão firmemente enraizados em nossas vidas. Mas se a humanidade não tivesse inventado o relógio atômico, tudo isso simplesmente não teria acontecido. O tempo exato, com a sincronização que permite minimizar erros, atrasos e atrasos, permite que uma pessoa aproveite ao máximo esse recurso insubstituível inestimável, que nunca é demais.
