Letztes Jahr, 2012, war es 45 Jahre her, seit sich die Menschheit entschied, die Atomzeitmessung zu verwenden, um die Zeit so genau wie möglich zu messen. 1967 wurde im Internationalen SI-System die Zeitkategorie nicht mehr durch astronomische Skalen bestimmt - sie wurden durch das Cäsium-Frequenznormal ersetzt. Er war es, der den heute populären Namen Atomuhren erhielt. Die genaue Zeit, die Sie bestimmen können, hat einen vernachlässigbaren Fehler von einer Sekunde in drei Millionen Jahren, wodurch sie als Zeitnormal in jedem Winkel der Welt verwendet werden kann.
Ein bisschen Geschichte
Die Idee, Atomschwingungen zur ultrapräzisen Zeitmessung zu nutzen, wurde erstmals 1879 von dem britischen Physiker William Thomson zum Ausdruck gebracht. In der Rolle des Emitters von Resonatoratomen schlug dieser Wissenschaftler die Verwendung von Wasserstoff vor. Die ersten Versuche, die Idee in die Praxis umzusetzen, wurden erst in den 1940er Jahren unternommen. zwanzigsten Jahrhunderts. Und die erste funktionierende Atomuhr der Welterschien 1955 in Großbritannien. Ihr Schöpfer war der britische Experimentalphysiker Dr. Louis Essen. Diese Uhr funktionierte auf der Grundlage von Schwingungen von Cäsium-133-Atomen, und dank ihnen konnten Wissenschaftler endlich die Zeit mit viel größerer Genauigkeit als zuvor messen. Das erste Essener Gerät erlaubte einen Fehler von nicht mehr als einer Sekunde pro hundert Jahre, aber in der Folge stieg die Genauigkeit der Messungen um ein Vielfaches und der Fehler pro Sekunde kann sich nur in 2-3 Hundertmillionen Jahren akkumulieren.
Atomuhren: Wie sie funktionieren
Wie funktioniert dieses geniale "Gerät"? Als Resonanzfrequenzgenerator nutzen Atomuhren die Energieniveaus von Molekülen oder Atomen auf Quantenebene. Die Quantenmechanik stellt eine Verbindung zwischen dem System "Atomkern - Elektronen" mit mehreren diskreten Energieniveaus her. Wenn ein solches System von einem elektromagnetischen Feld mit einer genau festgelegten Frequenz beeinflusst wird, geht dieses System von einem niedrigen Pegel auf einen hohen über. Auch der umgekehrte Vorgang ist möglich: der Übergang eines Atoms von einer höheren auf eine niedrigere Ebene, begleitet von der Abgabe von Energie. Diese Phänomene können kontrolliert und alle Energiesprünge aufgezeichnet werden, indem man so etwas wie einen Schwingkreis (auch Atomoszillator genannt) erzeugt. Seine Resonanzfrequenz entspricht der Energiedifferenz zwischen benachbarten atomaren Übergangsniveaus, dividiert durch die Plancksche Konstante.
Ein solcher Schwingkreis hat gegenüber seinen mechanischen und astronomischen Vorgängern unbestreitbare Vorteile. Für einenBei einem solchen atomaren Oszillator ist die Resonanzfrequenz der Atome jeder Substanz gleich, was bei Pendeln und Piezokristallen nicht der Fall ist. Außerdem ändern Atome ihre Eigenschaften im Laufe der Zeit nicht und nutzen sich nicht ab. Daher ist die Atomuhr ein äußerst genauer und nahezu ewiger Chronometer.
Präzise Zeit und moderne Technologie
Telekommunikationsnetze, Satellitenkommunikation, GPS, NTP-Server, elektronische Transaktionen an der Börse, Online-Auktionen, der Ablauf des Ticketkaufs über das Internet – all diese und viele weitere Phänomene sind längst fest in unserem Leben verankert. Aber wenn die Menschheit die Atomuhr nicht erfunden hätte, wäre das alles einfach nicht passiert. Eine genaue Zeit, synchronisiert mit der Sie Fehler, Verzögerungen und Verzögerungen minimieren können, ermöglicht es einer Person, das Beste aus dieser unschätzbaren, unersetzlichen Ressource zu machen, die nie zu viel ist.
