Loni, 2012, to bylo pětačtyřicet let, co se lidstvo rozhodlo použít atomové měření času k co nejpřesnějšímu měření času. V roce 1967 již v mezinárodní soustavě SI nebyla kategorie času určována astronomickými stupnicemi - byly nahrazeny cesiovým frekvenčním standardem. Byl to on, kdo dostal dnes populární jméno - atomové hodiny. Přesný čas, který vám umožňují určit, má zanedbatelnou chybu jedné sekundy za tři miliony let, což jim umožňuje používat je jako časový standard v kterémkoli koutě světa.
Trocha historie
Samotnou myšlenku využití atomových vibrací pro ultra-přesné měření času poprvé vyjádřil v roce 1879 britský fyzik William Thomson. V roli emitoru atomů rezonátoru tento vědec navrhl použití vodíku. První pokusy uvést myšlenku do praxe byly učiněny až ve 40. letech 20. století. dvacáté století. A první funkční atomové hodiny na světěse objevil v roce 1955 ve Velké Británii. Jejich tvůrcem byl britský experimentální fyzik Dr. Louis Essen. Tyto hodiny fungovaly na základě vibrací atomů cesia-133 a vědci díky nim konečně mohli měřit čas s mnohem větší přesností než dříve. První zařízení v Essenu umožňovalo chybu nepřesahující jednu sekundu každých sto let, ale následně se přesnost měření mnohonásobně zvýšila a chyba za sekundu se může akumulovat pouze za 2–3 stovky milionů let.
Atomové hodiny: jak fungují
Jak toto důmyslné „zařízení“funguje? Jako generátor rezonanční frekvence využívají atomové hodiny energetické hladiny molekul nebo atomů na kvantové úrovni. Kvantová mechanika vytváří spojení mezi systémem "atomové jádro - elektrony" s několika diskrétními energetickými hladinami. Pokud je takový systém ovlivněn elektromagnetickým polem s přesně stanovenou frekvencí, pak tento systém přejde z nízké úrovně na vysokou. Je možný i opačný proces: přechod atomu z vyšší úrovně na nižší, doprovázený emisí energie. Tyto jevy lze řídit a zaznamenávat všechny energetické skoky vytvořením něčeho jako oscilační obvod (říká se mu také atomový oscilátor). Jeho rezonanční frekvence bude odpovídat energetickému rozdílu mezi sousedními atomovými přechodovými úrovněmi, děleno Planckovou konstantou.
Takový oscilační obvod má oproti svým mechanickým a astronomickým předchůdcům nepopiratelné výhody. Pro jednohotakový atomový oscilátor bude rezonanční frekvence atomů jakékoli látky stejná, což se o kyvadlech a piezokrystalech říci nedá. Atomy navíc v průběhu času nemění své vlastnosti a neopotřebovávají se. Proto jsou atomové hodiny extrémně přesný a téměř věčný chronometr.
Přesný čas a moderní technologie
Telekomunikační sítě, satelitní komunikace, GPS, NTP servery, elektronické transakce na burze, online aukce, postup při nákupu vstupenek přes internet – to vše a mnohé další fenomény jsou již dávno pevně zakořeněny v našich životech. Ale kdyby lidstvo nevynalezlo atomové hodiny, tohle všechno by se prostě nestalo. Přesný čas, synchronizovaný s ním, který vám umožňuje minimalizovat jakékoli chyby, zpoždění a zpoždění, umožňuje člověku maximálně využít tento neocenitelný nenahraditelný zdroj, kterého není nikdy příliš.
