L'any passat, 2012, van passar quaranta-cinc anys des que la humanitat va decidir utilitzar el cronometratge atòmic per mesurar el temps amb la màxima precisió possible. L'any 1967, en el sistema SI internacional, la categoria de temps ja no estava determinada per escales astronòmiques: van ser substituïdes per l'estàndard de freqüència de cesi. Va ser ell qui va rebre el nom ara popular: rellotges atòmics. El temps exacte que us permeten determinar té un error insignificant d'un segon en tres milions d'anys, la qual cosa els permet utilitzar-los com a estàndard de temps a qualsevol racó del món.
Una mica d'història
La idea mateixa d'utilitzar vibracions atòmiques per a la mesura ultra precisa del temps va ser expressada per primera vegada el 1879 pel físic britànic William Thomson. En el paper de l'emissor d'àtoms ressonadors, aquest científic va proposar l'ús de l'hidrogen. Els primers intents de posar en pràctica la idea es van fer només als anys quaranta. segle XX. I el primer rellotge atòmic en funcionament del mónva aparèixer el 1955 al Regne Unit. El seu creador va ser el físic experimental britànic Dr. Louis Essen. Aquest rellotge funcionava a partir de les vibracions dels àtoms de cesi-133, i gràcies a elles, els científics finalment van poder mesurar el temps amb molta més precisió que abans. El primer dispositiu d'Essen va permetre un error de no més d'un segon per cada cent anys, però posteriorment la precisió de les mesures va augmentar moltes vegades i l'error per segon només es pot acumular en 2-3 centenars de milions d'anys.
Rellotges atòmics: com funcionen
Com funciona aquest enginyós "dispositiu"? Com a generador de freqüència de ressonància, els rellotges atòmics utilitzen els nivells d'energia de les molècules o àtoms a nivell quàntic. La mecànica quàntica estableix una connexió entre el sistema "nucli atòmic - electrons" amb diversos nivells d'energia discrets. Si aquest sistema es veu afectat per un camp electromagnètic amb una freqüència estrictament especificada, aquest sistema passarà d'un nivell baix a un alt. També és possible el procés invers: la transició d'un àtom d'un nivell superior a un altre inferior, acompanyat de l'emissió d'energia. Aquests fenòmens es poden controlar i registrar tots els s alts d'energia creant alguna cosa com un circuit oscil·latori (també s'anomena oscil·lador atòmic). La seva freqüència de ressonància correspondrà a la diferència d'energia entre els nivells de transició atòmica veïns, dividida per la constant de Planck.
Tal circuit oscil·latori té avantatges innegables respecte als seus predecessors mecànics i astronòmics. Per untal oscil·lador atòmic, la freqüència de ressonància dels àtoms de qualsevol substància serà la mateixa, cosa que no es pot dir dels pèndols i dels piezocristalls. A més, els àtoms no canvien les seves propietats amb el temps i no es desgasten. Per tant, el rellotge atòmic és un cronòmetre extremadament precís i gairebé perpetu.
Hora precisa i tecnologia moderna
Xarxes de telecomunicacions, comunicacions per satèl·lit, GPS, servidors NTP, transaccions electròniques a la borsa, subhastes en línia, el procediment per comprar entrades a través d'Internet: tots aquests i molts altres fenòmens s'han consolidat des de fa molt de temps a les nostres vides. Però si la humanitat no hagués inventat el rellotge atòmic, tot això simplement no hauria passat. L'hora precisa, sincronitzada amb la qual us permet minimitzar els errors, retards i retards, permet a una persona treure el màxim profit d'aquest recurs insubstituïble inestimable, que mai és massa.
