Questo articolo discute lo sviluppo di orologi atomici, perché l'accuratezza è così importante, come sono sviluppati e la prossima generazione di orologi atomici che offrono maggiore precisione.

Gli orologi atomici sono stati con noi da oltre cinquant'anni e la maggior parte della gente ha sentito parlare di loro e sa che sono molto accurati, ma quanto sono precisi e perché abbiamo bisogno di orologi così precisi?

Gli orologi atomici vengono utilizzati da molti di noi anche se non lo sappiamo. I tempi che raccontano vengono trasmessi in tutto il mondo e raccolti da server di tempo che utilizzano il protocollo NTP per sincronizzare le reti, sono essenziali per molte tecnologie, come la navigazione satellitare globale e la temporizzazione dei segnali televisivi.

Prima dello sviluppo dell'orologio atomico i dispositivi di cronometraggio più precisi erano orologi elettronici che perdevano un secondo o due ogni settimana. Questi avevano in gran parte sostituito gli orologi meccanici che erano ancora meno accurati.

L'umanità ha sempre avuto il fascino di tenere traccia del tempo, ma sapere che il momento preciso non è mai stato troppo importante. Una differenza di un secondo o anche di un minuto non influisce sulle nostre vite quotidiane.

Tuttavia, come la tecnologia ha avanzato, è aumentata la necessità di un timer più preciso. I satelliti che devono essere navigati e comunicare con la Terra da centinaia, migliaia e anche milioni di chilometri di distanza richiedono tempi esatti. La luce e quindi le onde radio possono percorrere 300,000 km ogni secondo, quindi le leggere imprecisioni nel tempo possono avere grandi differenze.

Il primo accurato orologio atomico fu costruito dal National Physical Laboratory britannico in 1955 dal Dr. Louis Essen che basò il suo orologio attorno all'oscillazione dell'atomo del cesio -133. L'idea fu inizialmente concepita fin dall'1879 quando Lord Kelvin propose che il mantenimento del tempo basato sul comportamento degli atomi sarebbe stato un modo migliore per contare gli intervalli di tempo di qualsiasi altra cosa.

La prima generazione di orologi atomici (noti anche come oscillatori di cesio) utilizzava la frequenza di questo atomo che oscilla 9,192,631,770 volte al secondo. Il modello di Essen è stato accurato per un secondo ogni anno 300 ma gli sviluppi dell'oscillatore al cesio significano che ora possono raggiungere precisioni di un secondo ogni 80 milioni di anni.

Tuttavia, mentre le tecnologie diventano più avanzate, gli scienziati si sforzano di fare orologi migliori e più precisi. Gli orologi standard Rubidium non offrono migliori precisione rispetto ai modelli di cesio, ma sono più piccoli e meno costosi (gli oscillatori di cesio sono generalmente disponibili solo nei laboratori di fisica su larga scala).

Sono stati sviluppati orologi che utilizzano solo un solo atomo che offrono ancora maggiore precisione. Un orologio basato su un singolo atomo di mercurio ha raggiunto accuratezza di un secondo in 400 milioni di anni e si prevede che un nuovo tipo di orologio stronzio che utilizzi la luce andrà ancora meglio.

Il futuro degli orologi atomici è sempre più accurato combinato con la riduzione delle dimensioni e del costo di essi. L'Istituto Nazionale Americano di Norme e Tecnologie (NIST) ha presentato un orologio atomico a chip che vanta una precisione millesimale.

Gli orologi atomici sono ormai parte integrante della nostra vita senza i segnali di tempo che trasmettono al mondo che vengono raccolti dai server NTP. La comunicazione moderna da Internet e GPS e dai progressi tecnologici, come la navigazione satellitare, diventerà impossibile.

Questo post è stato scritto da Richard Williams N

Richard N Williams è un autore tecnico e specialista nel settore della sincronizzazione server NTP e ora. Richard Williams N su Google+