Daca ai citit Cum funcționează receptorii GPS, știi că ceasurile atomice sunt extrem de importante pentru sistem. De asemenea, auziți frecvent despre ceasurile atomice în anunțurile pentru noile ceasuri care se sincronizează automat cu ceasul atomic din Boulder, Colorado. Ceasurile atomice sunt, de asemenea, importante pentru o varietate de eforturi științifice.

Deci, să începem cu noțiunea generală de ceas. Sarcina unui ceas este să urmărească trecerea timpului. Toate ceasurile fac acest lucru numărând „ticurile” unui „rezonator”.

Într-o ceas cu pendul, rezonatorul este un pendul, iar angrenajele din ceas țin evidența timpului numărând rezonațiile (balancele înainte și înapoi) pendulului. Pendulul rezonează de obicei la o frecvență de o balansare pe secundă. A ceas digital folosește fie oscilațiile de pe linia electrică (60 de cicluri pe secundă în Statele Unite, 50 de cicluri pe secundă în Europa), fie oscilațiile unui cristal de cuarț ca rezonator și numără folosind contoare digitale. Precizia ceasului este determinată de precizia rezonatorului la frecvența specificată.

Un ceas atomic este un ceas care folosește frecvențele de rezonanță ale atomi ca rezonator al acestuia. Conform Enciclopedia Britannica, rezonatorul este „reglat de frecvența radiației electromagnetice cu microunde emise sau absorbite de tranziția cuantică (schimbarea energiei) a unui atom sau a unei molecule”. (Vedea Institutul Național de Standarde și Tehnologie pentru o diagramă și descrierea procesului.)

Avantajul acestei abordări este că atomii rezonează la extrem frecvențe consistente. Dacă luați orice atom de cesiu și îi cereți să rezoneze, acesta va rezona exact la aceeași frecvență ca orice alt atom de cesiu. Cesiu-133 oscilează la 9.192.631.770 de cicluri pe secundă. Acest tip de precizie este complet diferit de precizia a ceas de cuarț. Într-un ceas de cuarț, cristalul de cuarț este fabricat astfel încât frecvența sa de oscilație să fie aproape de o frecvență standard; dar toleranțele de fabricație fac ca fiecare cristal să fie ușor diferit, iar lucruri precum temperatura vor schimba frecvența. Un atom de cesiu rezonează întotdeauna la aceeași frecvență cunoscută — asta face ceasurile atomice atât de precise.

Iată câteva link-uri interesante: