Mwaka jana, 2012, ilikuwa miaka arobaini na mitano tangu wanadamu waamue kutumia kiweka saa cha atomiki kupima muda kwa usahihi iwezekanavyo. Mnamo 1967, katika mfumo wa Kimataifa wa SI, kitengo cha wakati hakikuamuliwa tena na mizani ya unajimu - ilibadilishwa na kiwango cha mzunguko wa cesium. Ni yeye aliyepokea jina maarufu sasa - saa za atomiki. Muda mahususi wanaokuruhusu kubainisha una hitilafu kidogo ya sekunde moja katika miaka milioni tatu, ambayo huruhusu kutumika kama kiwango cha muda katika pembe yoyote ya dunia.
Historia kidogo
Wazo lenyewe la kutumia mitetemo ya atomiki kwa kipimo sahihi kabisa cha wakati lilionyeshwa kwa mara ya kwanza mnamo 1879 na mwanafizikia wa Uingereza William Thomson. Katika jukumu la mtoaji wa atomi za resonator, mwanasayansi huyu alipendekeza matumizi ya hidrojeni. Majaribio ya kwanza ya kutekeleza wazo hilo yalifanywa tu katika miaka ya 1940. karne ya ishirini. Na saa ya kwanza ya atomiki duniani kufanya kaziilionekana mnamo 1955 huko Uingereza. Muumba wao alikuwa mwanafizikia wa majaribio wa Uingereza Dk. Louis Essen. Saa hii ilifanya kazi kwa msingi wa mitetemo ya atomi za cesium-133, na shukrani kwao, wanasayansi hatimaye waliweza kupima wakati kwa usahihi mkubwa zaidi kuliko hapo awali. Kifaa cha kwanza cha Essen kiliruhusu hitilafu ya si zaidi ya sekunde moja kwa kila miaka mia moja, lakini baadaye usahihi wa vipimo uliongezeka mara nyingi zaidi na hitilafu kwa sekunde inaweza tu kusanyiko katika mamia ya 2-3 ya mamilioni ya miaka.
Saa za atomiki: jinsi zinavyofanya kazi
Je, "kifaa" hiki mahiri kinafanya kazi vipi? Kama jenereta ya masafa ya resonant, saa za atomiki hutumia viwango vya nishati vya molekuli au atomi katika kiwango cha quantum. Mechanics ya quantum huanzisha uhusiano kati ya mfumo wa "nucleus ya atomiki - elektroni" na viwango kadhaa vya nishati. Ikiwa mfumo kama huo unaathiriwa na uwanja wa umeme na mzunguko uliowekwa madhubuti, basi mfumo huu utatoka kwa kiwango cha chini hadi cha juu. Mchakato wa nyuma pia unawezekana: mpito wa atomi kutoka ngazi ya juu hadi ya chini, ikifuatana na utoaji wa nishati. Matukio haya yanaweza kudhibitiwa na kurekodi miruko yote ya nishati kwa kuunda kitu kama mzunguko wa oscillatory (pia huitwa oscillator ya atomiki). Masafa ya mlio wake yatalingana na tofauti ya nishati kati ya viwango vya mpito vya atomiki vya jirani, ikigawanywa na isiyobadilika ya Planck.
Saketi kama hiyo ya oscillatory ina faida zisizoweza kupingwa dhidi ya vitangulizi vyake vya kiufundi na angani. Ya mmojavile oscillator ya atomiki, mzunguko wa resonant wa atomi ya dutu yoyote itakuwa sawa, ambayo haiwezi kusema kuhusu pendulum na piezocrystals. Kwa kuongeza, atomi hazibadili mali zao kwa muda na hazizima. Kwa hivyo, saa ya atomiki ni chronomita sahihi kabisa na karibu ya kudumu.
Wakati sahihi na teknolojia ya kisasa
Mitandao ya mawasiliano ya simu, mawasiliano ya setilaiti, GPS, seva za NTP, miamala ya kielektroniki kwenye soko la hisa, minada ya mtandaoni, utaratibu wa kununua tikiti kupitia Mtandao - haya yote na matukio mengine mengi yamethibitishwa kwa muda mrefu katika maisha yetu. Lakini ikiwa ubinadamu haungegundua saa ya atomiki, haya yote yasingetokea. Wakati sahihi, uliosawazishwa ambao hukuruhusu kupunguza hitilafu, ucheleweshaji na ucheleweshaji wowote, humwezesha mtu kutumia vyema rasilimali hii isiyoweza kutekelezeka, ambayo si nyingi sana.
