Az atom másodikból 50 lesz

50 éven át a C sium atomok rezgései határozzák meg az idő mértékét

A Physikalisch-Technische Bundesanstalt e négy atomóra Németországban felelõs a jogi idõ megvalósításáért és terjesztéséért. PTB
felolvasta

Nemzetközi óra: 50 évvel ezelőtt újradefiniálták, hogy meddig tart egy másodperc. Azóta az alapvető időegység a cézium-atomok rezgésein alapszik. Az időméréshez az atom másodperc bevezetése forradalmat jelentett. Az atomóráknak köszönhetően az időt olyan pontosan és pontosan mérik, mint még soha. A mai napig egyetlen más egység sem valósítható meg pontosabban.

1967. október 13. óta a cézium az összes mércéje - legalábbis az időzítés szempontjából. Mert azóta az atomórák a világot órazik. Az ultrahíg cézium-atomok rezgésein alapuló órák a világidő referenciájaként szolgálnak, és például biztosítják, hogy a GPS-műholdak pontos helyadatokat szolgáltassanak.

"Egy kedves tárgyat kínálnak nekünk a reflexióhoz: a csillagok keringésének mérésére egy mérhetetlenül széles kozmoszban egy végtelenül kis atom vibrációjával." Az akkori francia külügyminiszter annyira költői módon fejezte ki, hogy mi történik hamarosan Párizsban: az összegyűlt tudósok és politikusok a Mérés és Súly 13. Általános Konferencián úgy döntött, hogy újradefiniálja a másodikt. A második óra eltelt.

Időmérés energiaváltozással

Mostantól kezdve az atommásodpercek hivatalosan a Si Egységek Nemzetközi Rendszerének részét képezték, és a nemzetközi atomidő referenciájaként szolgál a világ minden órájához. Ez az idő a világszerte elosztott 260 atomóra mérésén alapul. Ezekben a céziumot vákuumkamrában elpárologtatják, majd atomi sugárként továbbítják a mikrohullámú kamrába. Ott az atomokat mikrohullámmal besugározzák.

Ha ezek a mikrohullámok megfelelnek egy meghatározott frekvenciának, akkor a cézium-atomok abszorbeálják ezt az energiát, és egy másik energiaállapotra változnak. Ez megváltoztatja mágneses tulajdonságaikat. A mikrohullámú kamra kimenetekor egy mágneses érzékelőt mér, amelynél a mikrohullámú frekvencia a legtöbb cézium-atom megváltoztatja az állapotát. Ez akkor fordul elő, ha a besugárzott frekvencia pontosan 9 192 631 770 oszcilláció. Ez a frekvencia képezi az időmérés alapját, és meghatározza a másodikat. kijelző

Alapja a természetes állandó

Az 1950-es évekig, az atommásodpercek kora előtt, amit Carl Friedrich Gauss matematikus javasolt mintegy 120 évvel korábban: a második 86 400 volt. Egy középső nap része, azaz a föld körül forog.

Mivel azonban a Föld szabálytalan forgása miatt a Föld szabálytalanul forog, az Izidor, Isaac Rabi amerikai fizikus 1940-ben javasolta, hogy az időt egy természetes állandó segítségével kell mérni: az atom két kiválasztott állapota közötti átmeneti frekvencia. Rabi szerint a 133Cs atom hiperfinom szerkezetű állapotai, egy nem radioaktív cézium-izotóp, különösen alkalmasak.

Új második világ

Rabi 1944-ben megkapta a Nobel-díjat javaslatáért. Jó tíz évvel később az első cézium atomóra ketyeg. Ugyanakkor évek óta folyamatban vannak az előkészületek a későbbi Egységek Nemzetközi Rendszeréhez, amelyet 1960-ban kellett indítani. De a méter-egyezmény szervezeteiben résztvevők nem bíztak a szép új másodpercek világában.

Most az időt a csillagászok kezébe hagyták, és 1960-ban az úgynevezett efemeriszekundum, amely már nem a forgáson, hanem a föld körüli mozgásán alapult. De ez a meghatározás csak röviden volt: mindössze hét évvel a bevezetése után helyébe az atomi másodperc váltott.

Pontosság pontossága

Azóta az atom második része vezet a pontossági versenyen: a hat úgynevezett alapegység közül egyiket sem definiálunk pontosan pontosan, és olyan pontosan lehet mérni, mint a második. A mai atomórák annyira simán működnek, hogy hárommillió év alatt csak egy másodpercre válnak rosszul.

A jövőben azonban a többi hivatalos egység kevésbé lesz érzékeny az ingadozásokra. Így a Physikalisch-Technische Bundesanstalt azt feltételezi, hogy a Mérés és Súly Általános Konferencia 2018 őszén dönt arról, hogy a teljes nemzetközi egységrendszernek a természet változatlan természetén kell alapulnia. Ezt már méter és másodperc mértékegységben elértük; Kelvin, kilogramm, mol és amper még mindig szerepel a munkálatokban.

Az atomórák következő generációja

De a jövőben ez még pontosabb lehet. Az atomi órák új generációja, az úgynevezett optikai atomórák pontossága meghaladja elődeit: ezek az órák stroncium vagy ytterbium atomokat használnak időzítőként, és milliárd évet vesznek igénybe egy pillanatra.,

(Physikalisch-Technische Bundesanstalt, 2017.10.13. - DAL)