Minulý rok, 2012, to bolo štyridsaťpäť rokov, čo sa ľudstvo rozhodlo použiť atómové meranie času na čo najpresnejšie meranie času. V roku 1967 v medzinárodnom systéme SI už kategóriu času neurčovali astronomické stupnice – nahradil ich cézny frekvenčný štandard. Bol to on, kto dostal dnes populárne meno - atómové hodiny. Presný čas, ktorý vám umožňujú určiť, má zanedbateľnú chybu jednej sekundy za tri milióny rokov, čo im umožňuje použiť ich ako časový štandard v ktoromkoľvek kúte sveta.
Trošku histórie
Samotnú myšlienku využitia atómových vibrácií na ultra presné meranie času prvýkrát vyjadril v roku 1879 britský fyzik William Thomson. V úlohe žiariča atómov rezonátora tento vedec navrhol použitie vodíka. Prvé pokusy uviesť myšlienku do praxe boli až v 40. rokoch 20. storočia. dvadsiate storočie. A prvé funkčné atómové hodiny na svetesa objavil v roku 1955 vo Veľkej Británii. Ich tvorcom bol britský experimentálny fyzik Dr. Louis Essen. Tieto hodiny fungovali na báze vibrácií atómov cézia-133 a vedci vďaka nim konečne dokázali merať čas s oveľa väčšou presnosťou ako doteraz. Prvé zariadenie v Essene umožňovalo chybu nie väčšiu ako sekundu každých sto rokov, ale následne sa presnosť meraní mnohonásobne zvýšila a chyba za sekundu sa môže nahromadiť len za 2-3 stovky miliónov rokov.
Atómové hodiny: ako fungujú
Ako toto dômyselné „zariadenie“funguje? Ako generátor rezonančnej frekvencie využívajú atómové hodiny energetické hladiny molekúl alebo atómov na kvantovej úrovni. Kvantová mechanika vytvára spojenie medzi systémom "atómové jadro - elektróny" s niekoľkými diskrétnymi energetickými úrovňami. Ak je takýto systém ovplyvnený elektromagnetickým poľom s presne špecifikovanou frekvenciou, potom tento systém prejde z nízkej úrovne na vysokú. Je možný aj opačný proces: prechod atómu z vyššej úrovne na nižšiu, sprevádzaný emisiou energie. Tieto javy je možné ovládať a zaznamenávať všetky energetické skoky vytvorením niečoho ako oscilačný obvod (nazýva sa aj atómový oscilátor). Jeho rezonančná frekvencia bude zodpovedať energetickému rozdielu medzi susednými atómovými prechodovými úrovňami vydelenému Planckovou konštantou.
Takýto oscilačný obvod má oproti svojim mechanickým a astronomickým predchodcom nepopierateľné výhody. Pre jednéhotakýto atómový oscilátor bude rezonančná frekvencia atómov akejkoľvek látky rovnaká, čo sa nedá povedať o kyvadlách a piezokryštáloch. Atómy navyše časom nemenia svoje vlastnosti a neopotrebúvajú sa. Preto sú atómové hodiny mimoriadne presným a takmer večným chronometrom.
Presný čas a moderné technológie
Telekomunikačné siete, satelitná komunikácia, GPS, NTP servery, elektronické transakcie na burze, online aukcie, postup pri kúpe lístkov cez internet – to všetko a mnohé ďalšie fenomény sú už dávno pevne zakorenené v našich životoch. Keby však ľudstvo nevynašlo atómové hodiny, toto všetko by sa jednoducho nestalo. Presný čas, synchronizovaný, ktorý vám umožňuje minimalizovať akékoľvek chyby, oneskorenia a oneskorenia, umožňuje človeku maximálne využiť tento neoceniteľný nenahraditeľný zdroj, ktorého nikdy nie je príliš veľa.
