No ano passado, 2012, foram quarenta e cinco anos desde que a humanidade decidiu usar a cronometragem atômica para medir o tempo com a maior precisão possível. Em 1967, no sistema SI Internacional, a categoria de tempo não era mais determinada por escalas astronômicas - elas foram substituídas pelo padrão de frequência de césio. Foi ele quem recebeu o nome agora popular - relógios atômicos. A hora exata que eles permitem que você determine 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 ideia de usar vibrações atômicas para medição ultraprecisa do tempo foi expressa pela primeira vez em 1879 pelo físico britânico William Thomson. No papel de emissor de átomos ressonadores, esse cientista propôs o uso do hidrogênio. As primeiras tentativas de colocar a ideia em prática foram feitas apenas na década de 1940. século XX. E o primeiro relógio atômico em funcionamento do mundoapareceu em 1955 no Reino Unido. Seu criador foi o físico experimental britânico Dr. Louis Essen. Esse relógio funcionava com base nas vibrações dos átomos de césio-133 e, graças a eles, os cientistas finalmente conseguiram medir o tempo com muito mais precisão do que antes. O primeiro dispositivo de Essen permitia um erro de não mais de um segundo a cada cem anos, mas posteriormente a precisão das medições aumentou muitas vezes e o erro por segundo só pode se acumular em 2-3 centenas de milhões de anos.
Relógios atômicos: como funcionam
Como funciona este "dispositivo" engenhoso? Como gerador de frequência ressonante, os relógios atômicos usam os níveis de energia de moléculas ou átomos no nível quântico. A mecânica quântica estabelece uma conexão entre o sistema "núcleo atômico - elétrons" com vários níveis discretos de energia. Se tal sistema for afetado por um campo eletromagnético com uma frequência estritamente especificada, esse sistema passará de um nível baixo para um alto. O processo inverso também é possível: a transição de um átomo de um nível superior para um inferior, acompanhada pela emissão de energia. Esses fenômenos podem ser controlados e registrados todos os s altos de energia criando algo como um circuito oscilatório (também chamado de oscilador atômico). Sua frequência de ressonância corresponderá à diferença de energia entre os níveis de transição atômica vizinhos, dividida pela constante de Planck.
Tal circuito oscilatório tem vantagens inegáveis sobre seus predecessores mecânicos e astronômicos. Para umtal oscilador atômico, a frequência de ressonância dos átomos de qualquer substância será a mesma, o que não pode ser dito sobre pêndulos e piezocristais. Além disso, os átomos não mudam suas propriedades ao longo do tempo e não se desgastam. Portanto, o relógio atômico é um cronômetro extremamente preciso e quase perpétuo.
Tempo preciso e tecnologia moderna
Redes de telecomunicações, comunicações por satélite, GPS, servidores NTP, transações eletrônicas na bolsa de valores, leilões on-line, o procedimento de compra de passagens pela Internet - todos esses e muitos outros fenômenos estão firmemente estabelecidos em nossas vidas. Mas se a humanidade não tivesse inventado o relógio atômico, tudo isso simplesmente não teria acontecido. O tempo preciso, sincronizado com o qual permite minimizar erros, atrasos e atrasos, permite que uma pessoa aproveite ao máximo esse recurso inestimável e insubstituível, que nunca é demais.
