في العام الماضي ، 2012 ، مرت خمسة وأربعون عامًا منذ أن قررت البشرية استخدام ضبط الوقت الذري لقياس الوقت بأكبر قدر ممكن من الدقة. في عام 1967 ، في نظام SI الدولي ، لم يعد يتم تحديد فئة الوقت بالمقاييس الفلكية - تم استبدالها بمعيار تردد السيزيوم. كان هو الذي حصل على الاسم الشائع الآن - الساعات الذرية. الوقت المحدد الذي يسمحون لك فيه بتحديد خطأ ضئيل قدره ثانية واحدة في ثلاثة ملايين سنة ، مما يسمح باستخدامهم كمعيار زمني في أي ركن من أركان العالم.
قليلا من التاريخ
تم التعبير عن فكرة استخدام الاهتزازات الذرية لقياس الوقت بدقة فائقة لأول مرة في عام 1879 من قبل الفيزيائي البريطاني ويليام طومسون. في دور باعث ذرات الرنان ، اقترح هذا العالم استخدام الهيدروجين. جرت المحاولات الأولى لتطبيق الفكرة في الأربعينيات فقط. القرن العشرين. وأول ساعة ذرية تعمل في العالمظهرت عام 1955 في المملكة المتحدة. كان منشئهم الفيزيائي التجريبي البريطاني الدكتور لويس إيسن. عملت هذه الساعة على أساس اهتزازات ذرات السيزيوم -133 ، وبفضلها تمكن العلماء أخيرًا من قياس الوقت بدقة أكبر بكثير من ذي قبل. سمح الجهاز الأول من Essen بخطأ لا يزيد عن ثانية لكل مائة عام ، ولكن بعد ذلك زادت دقة القياسات عدة مرات ويمكن أن يتراكم الخطأ في الثانية فقط في غضون 2-3 مئات الملايين من السنين.
الساعات الذرية: كيف تعمل
كيف يعمل هذا "الجهاز" العبقري؟ كمولد تردد طنين ، تستخدم الساعات الذرية مستويات طاقة الجزيئات أو الذرات على مستوى الكم. ميكانيكا الكم تؤسس اتصالاً بين نظام "النواة الذرية - الإلكترونات" مع عدة مستويات طاقة منفصلة. إذا تأثر مثل هذا النظام بمجال كهرومغناطيسي بتردد محدد بدقة ، فسوف ينتقل هذا النظام من مستوى منخفض إلى مستوى مرتفع. العملية العكسية ممكنة أيضًا: انتقال الذرة من مستوى أعلى إلى مستوى أدنى ، مصحوبًا بانبعاث الطاقة. يمكن التحكم في هذه الظواهر وتسجيل كل قفزات الطاقة عن طريق إنشاء شيء مثل دائرة متذبذبة (وتسمى أيضًا مذبذبًا ذريًا). سوف يتوافق تردد الطنين مع فرق الطاقة بين مستويات الانتقال الذري المجاورة ، مقسومًا على ثابت بلانك.
مثل هذه الدائرة التذبذبية لها مزايا لا يمكن إنكارها على أسلافها الميكانيكية والفلكية. لواحدمثل هذا المذبذب الذري ، فإن تردد الرنين لذرات أي مادة سيكون هو نفسه ، وهو ما لا يمكن قوله عن البندولات والبلورات البيزو. بالإضافة إلى ذلك ، لا تغير الذرات خصائصها بمرور الوقت ولا تبلى. لذلك ، فإن الساعة الذرية دقيقة للغاية وتقريباً كرونومتر دائم.
الوقت الدقيق والتكنولوجيا الحديثة
شبكات الاتصالات والاتصالات عبر الأقمار الصناعية ونظام تحديد المواقع العالمي وخوادم NTP والمعاملات الإلكترونية في البورصة والمزادات عبر الإنترنت وإجراءات شراء التذاكر عبر الإنترنت - كل هذه الظواهر والعديد من الظواهر الأخرى قد رسخت منذ فترة طويلة بقوة في حياتنا. لكن لو لم تخترع البشرية الساعة الذرية ، لما حدث كل هذا ببساطة. الوقت الدقيق ، المتزامن الذي يسمح لك بتقليل أي أخطاء وتأخيرات وتأخيرات ، يمكّن الشخص من تحقيق أقصى استفادة من هذا المورد الذي لا يقدر بثمن والذي لا يمكن تعويضه أبدًا.
