Πώς λειτουργούν τα ατομικά ρολόγια

Τα ατομικά ρολόγια είναι οι πιο ακριβείς συσκευές χρονομέτρησης που δημιουργήθηκαν ποτέ. Λειτουργούν χρησιμοποιώντας τις φυσικές δονήσεις των ατόμων για να μετρήσουν το χρόνο. Τα άτομα που χρησιμοποιούνται σε ατομικά ρολόγια είναι συνήθως cesium-133 ή ρουβιδίου-87.

Τα άτομα Cesium-133 δονείται σε πολύ ακριβή συχνότητα 9.192.631.770 Hertz. Αυτό σημαίνει ότι ταλαντεύουν 9.192.631.770 φορές ανά δευτερόλεπτο. Αυτή η συχνότητα είναι τόσο ακριβής που έχει χρησιμοποιηθεί για τον ορισμό του δεύτερου, που είναι η βασική μονάδα χρόνου στο διεθνές σύστημα μονάδων (SI).

Τα άτομα rubidium-87 δονείται επίσης σε πολύ ακριβή συχνότητα 6.834.682.610 Hertz. Αυτή η συχνότητα χρησιμοποιείται επίσης για τον ορισμό του δεύτερου.

Τα ατομικά ρολόγια λειτουργούν μετρώντας τη συχνότητα των δονήσεων των ατόμων. Αυτό γίνεται με την τοποθέτηση των ατόμων σε ένα μαγνητικό πεδίο και στη συνέχεια εκθέτοντας τα σε σήμα μικροκυμάτων. Το σήμα μικροκυμάτων αναγκάζει τα άτομα να δονείται σε υψηλότερη συχνότητα. Η διαφορά μεταξύ των δύο συχνοτήτων μετράται και χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του χρόνου.

Τα ατομικά ρολόγια μπορούν να μετρήσουν το χρόνο με ακρίβεια ενός δευτερολέπτου κάθε δισεκατομμύριο χρόνια. Αυτό τους καθιστά εξαιρετικά χρήσιμο για εφαρμογές όπως δορυφορική πλοήγηση, τηλεπικοινωνίες και επιστημονική έρευνα.

Εδώ είναι μια πιο λεπτομερής εξήγηση για το πώς λειτουργούν τα ατομικά ρολόγια:

1. Τα άτομα τοποθετούνται σε θάλαμο κενού.

Αυτό γίνεται για να εξαλειφθούν οι επιδράσεις της αντίστασης του αέρα, που θα μπορούσαν να παρεμβαίνουν στις δονήσεις των ατόμων.

2. Τα άτομα ψύχονται σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία.

Αυτό γίνεται για να επιβραδύνει την κίνηση των ατόμων και να καταστήσει τις δονήσεις τους πιο ακριβείς.

3. Τα άτομα τοποθετούνται σε ένα μαγνητικό πεδίο.

Το μαγνητικό πεδίο αναγκάζει τα άτομα να ευθυγραμμιστούν με συγκεκριμένο τρόπο. Αυτό είναι απαραίτητο για το επόμενο βήμα.

4. Τα άτομα εκτίθενται σε σήμα μικροκυμάτων.

Το σήμα μικροκυμάτων αναγκάζει τα άτομα να δονείται σε υψηλότερη συχνότητα. Η διαφορά μεταξύ των δύο συχνοτήτων μετράται και χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του χρόνου.

Τα ατομικά ρολόγια είναι εξαιρετικά περίπλοκα και ακριβείς συσκευές. Έχουν επανάσταση τον τρόπο με τον οποίο μετράμε το χρόνο και είναι απαραίτητοι για πολλές σύγχρονες τεχνολογίες.