Tahun lalu, 2012, sudah empat puluh lima tahun sejak manusia memutuskan untuk menggunakan ketepatan masa atom untuk mengukur masa setepat mungkin. Pada tahun 1967, dalam sistem SI Antarabangsa, kategori masa tidak lagi ditentukan oleh skala astronomi - mereka digantikan oleh piawai frekuensi cesium. Dialah yang menerima nama popular sekarang - jam atom. Masa tepat yang mereka benarkan anda tentukan mempunyai ralat yang boleh diabaikan iaitu satu saat dalam tiga juta tahun, yang membolehkannya digunakan sebagai piawai masa di mana-mana sudut dunia.
Sedikit sejarah
Idea untuk menggunakan getaran atom untuk pengukuran masa ultra-tepat pertama kali dinyatakan pada tahun 1879 oleh ahli fizik British William Thomson. Dalam peranan pemancar atom resonator, saintis ini mencadangkan penggunaan hidrogen. Percubaan pertama untuk mempraktikkan idea itu hanya dibuat pada tahun 1940-an. abad kedua puluh. Dan jam atom berfungsi pertama di duniamuncul pada tahun 1955 di UK. Pencipta mereka ialah ahli fizik eksperimen British Dr. Louis Essen. Jam ini berfungsi berdasarkan getaran atom cesium-133, dan terima kasih kepada mereka, saintis akhirnya dapat mengukur masa dengan ketepatan yang lebih besar daripada sebelumnya. Peranti pertama Essen membenarkan ralat tidak lebih daripada satu saat untuk setiap seratus tahun, tetapi seterusnya ketepatan pengukuran meningkat berkali-kali ganda dan ralat sesaat hanya boleh terkumpul dalam 2-3 ratus juta tahun.
Jam atom: cara ia berfungsi
Bagaimanakah "peranti" cerdik ini berfungsi? Sebagai penjana frekuensi resonan, jam atom menggunakan tahap tenaga molekul atau atom pada tahap kuantum. Mekanik kuantum mewujudkan hubungan antara sistem "nukleus atom - elektron" dengan beberapa tahap tenaga diskret. Jika sistem sedemikian dipengaruhi oleh medan elektromagnet dengan frekuensi yang ditetapkan dengan ketat, maka sistem ini akan pergi dari tahap rendah ke tinggi. Proses sebaliknya juga mungkin: peralihan atom dari tahap yang lebih tinggi ke tahap yang lebih rendah, disertai dengan pelepasan tenaga. Fenomena ini boleh dikawal dan merekodkan semua lompatan tenaga dengan mencipta sesuatu seperti litar berayun (ia juga dipanggil pengayun atom). Kekerapan resonansinya akan sepadan dengan perbezaan tenaga antara aras peralihan atom bersebelahan, dibahagikan dengan pemalar Planck.
Litar berayun sedemikian mempunyai kelebihan yang tidak dapat dinafikan berbanding pendahulu mekanikal dan astronominya. Untuk satupengayun atom seperti itu, kekerapan resonans atom mana-mana bahan akan sama, yang tidak boleh dikatakan tentang bandul dan piezocrystals. Di samping itu, atom tidak mengubah sifatnya dari semasa ke semasa dan tidak haus. Oleh itu, jam atom ialah kronometer yang sangat tepat dan hampir kekal.
Masa yang tepat dan teknologi moden
Rangkaian telekomunikasi, komunikasi satelit, GPS, pelayan NTP, transaksi elektronik di bursa saham, lelongan dalam talian, prosedur untuk membeli tiket melalui Internet - semua ini dan banyak lagi fenomena lain telah lama wujud dalam kehidupan kita. Tetapi jika manusia tidak mencipta jam atom, semua ini tidak akan berlaku. Masa yang tepat, disegerakkan dengannya yang membolehkan anda meminimumkan sebarang ralat, kelewatan dan kelewatan, membolehkan seseorang memanfaatkan sepenuhnya sumber yang tidak ternilai ini, yang tidak pernah terlalu banyak.
