L'année dernière, 2012, cela faisait quarante-cinq ans que l'humanité a décidé d'utiliser le chronométrage atomique pour mesurer le temps aussi précisément que possible. En 1967, dans le système international SI, la catégorie de temps n'était plus déterminée par des échelles astronomiques - elles étaient remplacées par l'étalon de fréquence au césium. C'est lui qui a reçu le nom désormais populaire d'horloges atomiques. L'heure exacte qu'ils vous permettent de déterminer a une erreur négligeable d'une seconde en trois millions d'années, ce qui leur permet d'être utilisés comme étalon de temps dans n'importe quel coin du monde.
Un peu d'histoire
L'idée même d'utiliser les vibrations atomiques pour une mesure ultra-précise du temps a été exprimée pour la première fois en 1879 par le physicien britannique William Thomson. Dans le rôle de l'émetteur d'atomes résonateurs, ce scientifique a proposé l'utilisation de l'hydrogène. Les premières tentatives pour mettre l'idée en pratique n'ont été faites que dans les années 1940. vingtième siècle. Et la première horloge atomique fonctionnelle au mondeest apparu en 1955 au Royaume-Uni. Leur créateur était le physicien expérimental britannique Dr. Louis Essen. Cette horloge fonctionnait sur la base des vibrations des atomes de césium 133, et grâce à elles, les scientifiques ont enfin pu mesurer le temps avec une précision beaucoup plus grande qu'auparavant. Le premier appareil d'Essen permettait une erreur de pas plus d'une seconde tous les cent ans, mais par la suite, la précision des mesures a été multipliée par plusieurs et l'erreur par seconde ne peut s'accumuler qu'en 2-3 centaines de millions d'années.
Horloges atomiques: comment elles fonctionnent
Comment fonctionne cet "appareil" ingénieux ? En tant que générateur de fréquence de résonance, les horloges atomiques utilisent les niveaux d'énergie des molécules ou des atomes au niveau quantique. La mécanique quantique établit une connexion entre le système "noyau atomique - électrons" à plusieurs niveaux d'énergie discrets. Si un tel système est affecté par un champ électromagnétique avec une fréquence strictement spécifiée, alors ce système passera d'un niveau bas à un niveau élevé. Le processus inverse est également possible: le passage d'un atome d'un niveau supérieur à un niveau inférieur, accompagné d'une émission d'énergie. Ces phénomènes peuvent être contrôlés et enregistrés tous les sauts d'énergie en créant quelque chose comme un circuit oscillant (on l'appelle aussi un oscillateur atomique). Sa fréquence de résonance correspondra à la différence d'énergie entre les niveaux de transition atomique voisins, divisée par la constante de Planck.
Un tel circuit oscillant présente des avantages indéniables par rapport à ses prédécesseurs mécaniques et astronomiques. Pour unun tel oscillateur atomique, la fréquence de résonance des atomes de n'importe quelle substance sera la même, ce qui ne peut être dit à propos des pendules et des piézocristaux. De plus, les atomes ne changent pas leurs propriétés avec le temps et ne s'usent pas. Par conséquent, l'horloge atomique est un chronomètre extrêmement précis et presque perpétuel.
Heure précise et technologie moderne
Réseaux de télécommunication, communications par satellite, GPS, serveurs NTP, transactions électroniques en bourse, enchères en ligne, procédure d'achat de billets via Internet - tous ces phénomènes et bien d'autres sont depuis longtemps fermement ancrés dans nos vies. Mais si l'humanité n'avait pas inventé l'horloge atomique, tout cela ne serait tout simplement pas arrivé. Un temps précis, synchronisé avec lequel vous permet de minimiser les erreurs, les retards et les retards, permet à une personne de tirer le meilleur parti de cette ressource irremplaçable inestimable, qui n'est jamais trop.
