Rellonge atòmic
Un rellonge atòmic és un tipo de rellonge que, per a alimentar el seu contador, utilisa una freqüència de resonància atòmica normal. Els primers rellonges atòmics prenien la seua referència d'un màser. Les millors referències atòmiques de freqüència (o rellonges) modernes es basen en físiques més alvançades, que involucren àtoms frets i fonts atòmiques. Les agències de normes nacionals mantenen una exactitut de 10-9 segons per dia[1] i una precisió igual a la freqüència del transmissor de la ràdio que bombeja el màser.
Els rellonges atòmics mantenen una escala de temps contínua i estable, el Temps Atòmic Internacional (TAI). Per a us quotidià es difon una atra escala cronològica: el Temps Universal Coordinat (UTC). l'UTC deriva de el TAI, pero se sincronisa usant segons d'intercalació en el Temps Universal (UT1), el qual es basa en la transició dia–nit segons les observacions astronòmiques.
El primer va ser construït per Willard Frank Libby, d'EE. UU., en 1949, basant-se en idees sobre un fenomen extremadament regular: la resonància magnètica molecular i atòmica, d'Isidor Isaac Rabi, Premi Nobel de Física, encara que la precisió conseguida per mig d'amoníac —molècula utilisada pel prototip del National Institute of Standards and Technology (NIST)— no era molt superior als estàndarts de l'época, basats en osciladorés de cuarzo.
Hui els millors patrons de freqüència atòmics es basen en les propietats físiques de les fonts d'emissió de cesi. El primer rellonge atòmic de cesi va ser construït en 1955, en el National Physical Laboratory (NPL), en Anglaterra. Els seus creadors varen ser Louis Essen i John V.L Parry.
En l'any 1967 els rellonges atòmics basats en cesi havien conseguit fiabilitat suficient com per a que l'Oficina Internacional de Peses i Mides elegira la freqüència de vibració atòmica dels dispositius creats i perfeccionats per Essen com a nou patró base per a la definició de l'unitat de temps físic. Segons este patró, un segon es correspon en 9 192 631 770 cicles de la radiació associada a la transició hiperfina des de l'estat de repòs del isòtop de cesi 133: (133Cs).
La precisió alcançada en este tipo de rellonge atòmic és tan elevada que admet únicament un error d'un segon en 30 000 000 anys. El rellonge més precís del món es dissenya en l'Observatori de París, a on els actuals rellonges atòmics tardarien 52 millons d'anys per a desfasarse un segon. El nou objectiu de l'investigació francesa és aumentar eixe determini a 32 000 millons d'anys. L'estàndart actual dels rellonges atòmics en actiu permet el retart d'un segon cada 3700 millons d'anys (NIST).
Història
[editar | editar còdic]Lord Kelvin va sugerir per primera volta en 1879 l'idea d'utilisar la vibració atòmica per a medir el temps.
El método pràctic per a realisar-ho es va convertir en la resonància magnètica, desenrollada en el deceni de 1930 per Isidor Isaac Rabi. El primer rellonge atòmic va ser un dispositiu de màser d'amoníac construït en 1949 en l'Oficina Nacional de Normes de EE. UU. NBS, ara NIST). Era menys exacte que els rellonges de cuarzo existents, pero va servir per a demostrar el concepte. El primer rellonge atòmic exacte va ser un estàndart de cesi sobre la base d'una certa transició de l'àtom de 133Cs, construït per Louis Essen en 1955 en el Laboratori Nacional de Física (Regne Unit). La calibración del rellonge atòmic estàndart de cesi es va efectuar per mig de l'escala cronològica astronòmica temps de efemérides (TE).
Açò va conduir a la més recent definició de segon acordada internacionalment, pel Sistema Internacional d'Unitats (SI), basada en temps atòmic. S'ha verificat que l'igualtat del segon ET en la del segon SI (rellonge atòmic) és d'una precisió d'1 part en 1010. El segon SI hereta aixina l'efecte de les decisions dels dissenyadors originals de l'escala cronològica ET: temps de efemérides, la determinació de la duració del segon ET.
Maig de 2009. El rellonge atòmic òptic d'estronci JILA (sigles de Joint Institute for Laboratory Astrophysics) és ara el rellonge més exacte del món sobre la base d'àtoms neutres. Un lluminós làser blau en els àtoms d'estronci ultrafríos en una trampa òptica que prova sobre l'eficàcia d'una explosió prèvia de llum d'un làser de color roig ha impulsat els àtoms a un estat excitat. Solament els àtoms que permaneixen en l'estat de menor energia responen al làser blau i provoquen la fluorescència que s'expressa ací. Fotografia: Sebastián Blatt, JILA, Universitat de Colorat.
Des del començ del desenroll en el deceni de 1950, els rellonges atòmics s'han fet sobre la base hiperfina (microones) de les transicions en 1H (hidrogen 1), 133Cs i 87Rb (rubidi 87). El primer rellonge atòmic comercial va ser el Atomichron fabricat per la National Company. Es varen vendre més de 50, entre 1956 i 1960. A esta màquina, voluminosa i cara, posteriorment la substituyeron dispositius molt més menuts, de montage en rack, com el model 5060 d'Hewlett-Packard estàndar, de freqüència de cesi, llançat en 1964.
A finals del deceni de 1990, quatre factors han contribuït a importants alvanços en este tipo de rellonges:
- Refredat làser i atrapat d'àtoms.
- Cavitats d'alta finura de Fabry-Pérot per a llínees làser angostes.
- Espectroscòpia làser de precisió.
- Un convenient reconte de freqüències òptiques utilisant pentines òptics.
En agost de 2004, científics de el NIST varen demostrar un rellonge atòmic de chips. Segons els investigadors, el tamany del rellonge seria de la centèsima part de qualsevol un atre. També es va proclamar que requeria solament 75 milivatios (mW), lo que és idòneu per a aplicacions sustentades en energia a pur de piles. Esta tecnologia està disponible comercialment des de 2011 (SA.45s CSAC Chip Scale Atomic Clock. 2011. 24 de maig de 2012).
En març de 2008, físics del NIST varen demostrar un rellonge basat en llògica quàntica sobre mercuri i sobre ions individuals d'alumini. Estos dos rellonges són les més exactes que s'han construït fins a la data. No s'atrassen, ni s'alvancen, a una velocitat que excedixca en més d'un segon en mil millons d'anys.
Desenrolls recents
[editar | editar còdic]
A pesar d'això, els físics continuen experimentant noves variacions en màsers, de: a) hidrogen (Townes); b) bombeig òptic de rubidi (Kasler); c) els recentment proposts de mercuri, que permetrien alcançar major precisió. També es millora constantment la precisió en els de cesi en làsers per a gelar els àtoms, i l'obtinguda en l'últim rellonge de el NIST, el NIST-F1, posat en marcha en 1999, que és de l'orde d'un segon en vint millons d'anys.
En agost de 2004, científics de el NIST varen fer la primera demostració d'un rellonge atòmic del tamany d'un circuit integrat. Açò representa un rellonge cent voltes menor que qualsevol un atre construït fins a la data, el consum de la qual és de sol 0,079 vats.
Vore també
[editar | editar còdic]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ . En les pàgines 413–414 s'informa que el segon internacional és igual al segon de temps universal determinat per observacions llunars, després de verificar la relació, a una part en 1010.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Reloj atómico» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.