Prošle, 2012. godine, bilo je četrdeset pet godina otkako je čovječanstvo odlučilo da koristi atomsko mjerenje vremena za što preciznije mjerenje vremena. Godine 1967., u Međunarodnom SI sistemu, kategorija vremena više nije bila određena astronomskim skalama - zamijenjena je cezijumskim standardom frekvencije. Upravo je on dobio sada popularno ime - atomski satovi. Tačno vrijeme koje vam omogućavaju da odredite ima zanemarljivu grešku od jedne sekunde u tri miliona godina, što im omogućava da se koriste kao vremenski standard u bilo kojem kutku svijeta.
Malo istorije
Samu ideju upotrebe atomskih vibracija za ultra-precizno mjerenje vremena prvi je izrazio britanski fizičar William Thomson 1879. U ulozi emitera rezonatorskih atoma, ovaj naučnik je predložio upotrebu vodonika. Prvi pokušaji da se ideja sprovede u delo učinjeni su tek 1940-ih. dvadeseti vijek. I prvi atomski sat na svijetu koji radipojavio se 1955. u Velikoj Britaniji. Njihov tvorac je bio britanski eksperimentalni fizičar dr. Louis Essen. Ovaj sat je radio na bazi vibracija atoma cezijuma-133, a zahvaljujući njima, naučnici su konačno mogli da mere vreme sa mnogo većom preciznošću nego ranije. Prvi Essenov uređaj dopuštao je grešku ne veću od jedne sekunde na svakih sto godina, ali se kasnije tačnost mjerenja višestruko povećala i greška u sekundi se može akumulirati samo za 2-3 stotine miliona godina.
Atomski satovi: kako rade
Kako ovaj genijalni "uređaj" radi? Kao generator rezonantne frekvencije, atomski satovi koriste energetske nivoe molekula ili atoma na kvantnom nivou. Kvantna mehanika uspostavlja vezu između sistema "atomsko jezgro - elektroni" sa nekoliko diskretnih energetskih nivoa. Ako na takav sistem utiče elektromagnetno polje sa strogo određenom frekvencijom, onda će ovaj sistem preći sa niskog nivoa na visoki. Moguć je i obrnuti proces: prelazak atoma sa višeg nivoa na niži, praćen emisijom energije. Ove pojave se mogu kontrolisati i snimiti sve energetske skokove stvaranjem nečeg poput oscilatornog kola (naziva se i atomski oscilator). Njegova rezonantna frekvencija će odgovarati razlici energije između susjednih atomskih prelaznih nivoa, podijeljenoj sa Plankovom konstantom.
Ovakvo oscilatorno kolo ima neosporne prednosti u odnosu na svoje mehaničke i astronomske prethodnike. Za jedantakav atomski oscilator, rezonantna frekvencija atoma bilo koje tvari bit će ista, što se ne može reći za njihala i piezokristale. Osim toga, atomi ne mijenjaju svoja svojstva tokom vremena i ne troše se. Stoga je atomski sat izuzetno precizan i gotovo vječan kronometar.
Precizno vrijeme i moderna tehnologija
Telekomunikacione mreže, satelitske komunikacije, GPS, NTP serveri, elektronske transakcije na berzi, online aukcije, procedura kupovine karata putem interneta - svi ovi i mnogi drugi fenomeni odavno su se ustalili u našim životima. Ali da čovečanstvo nije izmislilo atomski sat, svega ovoga jednostavno ne bi bilo. Precizno vreme, sinhronizovano sa kojim se sve greške, kašnjenja i kašnjenja minimiziraju, omogućava čoveku da maksimalno iskoristi ovaj neprocenjivi nezamenljivi resurs, kojeg nikada nije previše.
