El año pasado, 2012, se cumplieron cuarenta y cinco años desde que la humanidad decidió utilizar el cronometraje atómico para medir el tiempo con la mayor precisión posible. En 1967, en el sistema SI internacional, la categoría de tiempo ya no estaba determinada por escalas astronómicas, sino que fueron reemplazadas por el estándar de frecuencia de cesio. Fue él quien recibió el nombre ahora popular: relojes atómicos. La hora exacta que te permiten determinar tiene un error insignificante de un segundo en tres millones de años, lo que permite que se utilicen como estándar de tiempo en cualquier rincón del mundo.
Un poco de historia
La idea misma de usar vibraciones atómicas para la medición ultraprecisa del tiempo fue expresada por primera vez en 1879 por el físico británico William Thomson. En el papel de emisor de átomos resonadores, este científico propuso el uso del hidrógeno. Los primeros intentos de poner en práctica la idea se hicieron solo en la década de 1940. siglo veinte. Y el primer reloj atómico en funcionamiento del mundo.apareció en 1955 en el Reino Unido. Su creador fue el físico experimental británico Dr. Louis Essen. Este reloj funcionaba sobre la base de las vibraciones de los átomos de cesio-133 y, gracias a ellos, los científicos finalmente pudieron medir el tiempo con una precisión mucho mayor que antes. El primer dispositivo de Essen permitió un error de no más de un segundo por cada cien años, pero posteriormente la precisión de las mediciones aumentó muchas veces y el error por segundo solo puede acumularse en 2-3 cientos de millones de años.
Relojes atómicos: cómo funcionan
¿Cómo funciona este ingenioso "dispositivo"? Como generador de frecuencia resonante, los relojes atómicos utilizan los niveles de energía de las moléculas o átomos a nivel cuántico. La mecánica cuántica establece una conexión entre el sistema "núcleo atómico - electrones" con varios niveles de energía discretos. Si dicho sistema se ve afectado por un campo electromagnético con una frecuencia estrictamente especificada, entonces este sistema pasará de un nivel bajo a uno alto. También es posible el proceso inverso: la transición de un átomo de un nivel superior a uno inferior, acompañado de la emisión de energía. Estos fenómenos se pueden controlar y registrar todos los s altos de energía creando algo así como un circuito oscilatorio (también se le llama oscilador atómico). Su frecuencia de resonancia corresponderá a la diferencia de energía entre los niveles de transición atómica vecina, dividida por la constante de Planck.
Tal circuito oscilatorio tiene ventajas innegables sobre sus predecesores mecánicos y astronómicos. Para unotal oscilador atómico, la frecuencia de resonancia de los átomos de cualquier sustancia será la misma, lo que no se puede decir de los péndulos y los piezocristales. Además, los átomos no cambian sus propiedades con el tiempo y no se desgastan. Por lo tanto, el reloj atómico es un cronómetro extremadamente preciso y casi perpetuo.
Tiempo preciso y tecnología moderna
Redes de telecomunicaciones, comunicaciones satelitales, GPS, servidores NTP, transacciones electrónicas en la bolsa de valores, subastas en línea, el procedimiento para comprar boletos a través de Internet: todos estos y muchos otros fenómenos se han establecido firmemente en nuestras vidas. Pero si la humanidad no hubiera inventado el reloj atómico, todo esto simplemente no habría sucedido. El tiempo preciso, sincronizado con el que le permite minimizar cualquier error, demora y demora, le permite a una persona aprovechar al máximo este recurso invaluable e irreemplazable, que nunca está de más.
