בשנה שעברה, 2012, חלפו ארבעים וחמש שנים מאז שהאנושות החליטה להשתמש בקביעת זמן אטומית כדי למדוד זמן בצורה מדויקת ככל האפשר. בשנת 1967, במערכת ה-SI הבינלאומית, קטגוריית הזמן כבר לא נקבעה לפי סולמות אסטרונומיים - הם הוחלפו בתקן תדר צזיום. זה היה הוא שקיבל את השם הפופולרי כעת - שעונים אטומיים. לזמן המדויק שהם מאפשרים לך לקבוע יש שגיאה זניחה של שנייה אחת בשלושה מיליון שנים, מה שמאפשר להשתמש בהם כסטנדרט זמן בכל פינה בעולם.
קצת היסטוריה
עצם הרעיון של שימוש בתנודות אטומיות למדידה מדויקת במיוחד של זמן הובע לראשונה בשנת 1879 על ידי הפיזיקאי הבריטי ויליאם תומסון. בתפקיד פולט אטומי התהודה, המדען הזה הציע שימוש במימן. הניסיונות הראשונים ליישם את הרעיון בוצעו רק בשנות הארבעים. המאה העשרים. והשעון האטומי הפועל הראשון בעולםהופיע ב-1955 בבריטניה. יוצרם היה הפיזיקאי הניסיוני הבריטי ד ר לואיס אסן. השעון הזה עבד על בסיס תנודות של אטומי צזיום-133, ובזכותם הצליחו מדענים סוף סוף למדוד זמן בדיוק הרבה יותר מבעבר. המכשיר הראשון של אסן אפשר שגיאה של לא יותר משנייה לכל מאה שנים, אך לאחר מכן דיוק המדידות גדל פי כמה והשגיאה לשנייה יכולה להצטבר רק תוך 2-3 מאות מיליוני שנים.
שעונים אטומיים: איך הם עובדים
איך עובד ה"מכשיר" הגאוני הזה? כמחולל תדרים תהודה, שעונים אטומיים משתמשים ברמות האנרגיה של מולקולות או אטומים ברמה הקוונטית. מכניקת הקוונטים יוצרת קשר בין מערכת "גרעין אטום - אלקטרונים" עם מספר רמות אנרגיה נפרדות. אם מערכת כזו מושפעת משדה אלקטרומגנטי עם תדר מוגדר בהחלט, אזי מערכת זו תעבור מרמה נמוכה לגבוהה. גם התהליך ההפוך אפשרי: מעבר של אטום מרמה גבוהה יותר לנמוכה, מלווה בפליטת אנרגיה. ניתן לשלוט בתופעות אלו ולתעד את כל קפיצות האנרגיה על ידי יצירת משהו כמו מעגל נדנדה (זה נקרא גם מתנד אטומי). תדר התהודה שלו יתאים להפרש האנרגיה בין רמות המעבר האטומי השכנות, חלקי הקבוע של פלאנק.
למעגל נדנוד כזה יש יתרונות שאין להכחישו על פני קודמיו המכניים והאסטרונומיים. לאחדמתנד אטומי כזה, תדירות התהודה של האטומים של כל חומר תהיה זהה, מה שלא ניתן לומר על מטוטלות ופיזוקריסטלים. בנוסף, אטומים אינם משנים את תכונותיהם לאורך זמן ואינם נשחקים. לכן, השעון האטומי הוא כרונומטר מדויק ביותר וכמעט תמידי.
זמן מדויק וטכנולוגיה מודרנית
רשתות טלקומוניקציה, תקשורת לוויינית, GPS, שרתי NTP, עסקאות אלקטרוניות בבורסה, מכירות פומביות מקוונות, הליך רכישת כרטיסים דרך האינטרנט - כל אלו ועוד תופעות רבות אחרות התבססו היטב בחיינו. אבל אם האנושות לא הייתה ממציאה את השעון האטומי, כל זה פשוט לא היה קורה. זמן מדויק, המסונכרן איתו מאפשר לך למזער כל שגיאה, עיכובים ועיכובים, מאפשר לאדם להפיק את המרב ממשאב בלתי יסולא בפז זה שאין לו תחליף, שהוא אף פעם לא יותר מדי.
