Đồng hồ nguyên tử là gì? Những điểm đặc biệt của đồng hồ nguyên tử

Đồng hồ nguyên tử là gì là một trong những từ khóa được tìm kiếm nhiều về chủ đề Đồng hồ nguyên tử là gì. Trong bài viết này, blog.donghoviet.vn sẽ viết bài viết Đồng hồ nguyên tử là gì? Những điểm đặc biệt của đồng hồ nguyên tử.

1. Lịch sử của đồng hồ nguyên tử

1949, đồng hồ nguyên tử trước tiên hoạt động theo chuyển động của phân tử Amoniac được chế tạo bởi Viện chuẩn xác và kĩ thuật đất nước Hoa Kỳ (NIST, trước kia NBS).

1955, nhà vật lý học Louis Essen và Jack Parry chế tạo thành công đồng hồ nguyên tử hoạt động theo chuyển động nguyên tử cesium (133Cs) tại phòng thí nghiệm Vật lý đất nước Anh (NPL)

1967, “đồng hồ nguyên tử 133Cs” trở nên tiêu chuẩn để chọn lựa một giây trong bộ máy công ty Quốc tế. Trong số các đồng vị khác nhau của các nguyên tử Cesium, 133Cs là đồng vị duy nhất không phát ra các tia phóng xạ, tồn tại ở trạng thái ổn định trong tự nhiên.

Louis Essen (bên phải) và Jack Parry (bên trái) đứng cạnh đồng hồ nguyên tử đầu tiên trên thế giới

hiện nay, ngoài nguyên tử 133Cs; nguyên tử Rubidi, Hydro và các nguyên tử hay phân tử khác đã được dùng, độ chính xác ngày càng cao hơn.

Xem thêm Tổng hợp những nơi mua bán đồng hồ cũ Hà Nội

2. Áp dụng của đồng hồ nguyên tử trong cuộc sống

Trước khi phát minh ra đồng hồ nguyên tử, định nghĩa chuẩn cho 1 giây đồng hồ chỉ là tương đối và dụng cụ đo thời gian thời bấy giờ chỉ là những chiếc đồng hồ cơ thủ công. Một chiếc đồng hồ cơ chuẩn xác nhất có độ sai số khoảng từ -4 đến +6 giây/ngày còn đồng hồ pin tối ưu có độ chính xác +-2 giây sau 10 ngày, vừa đủ cho người thông thường dùng, nhưng không đủ độ ổn định chính xác để áp dụng cho các công cuộc theo dõi lâu dài các công trình bào chế khoa học tự nhiên. Các nhà khoa học cần một công cụ đo thời gian có độ chuẩn xác hầu như tuyệt đối, một chuẩn xác tuyệt đối cho một giây là gồm bao nhiêu để ứng dụng cho các máy móc, công nghệ hiện đại như GPS, vệ tinh, internet, máy tính, desktop, thiết bị di động, v.v… hoạt động chuẩn xác theo chuẩn xác ấy.

Với sự ra đời của đồng hồ nguyên tử, các nhà khoa học đã có thể đưa rõ ra mức tiêu chuẩn cho doanh nghiệp một giây. Những chiếc đồng hồ trên các điện thoại di động của chúng ta đều dựa trên tín hiệu từ Vũ trụ gửi về từ mạng lưới 24 vệ tinh GPS, theo dõi thời gian bằng bốn chiếc đồng hồ nguyên tử được đặt trên đấy.

3. Nguyên lý công việc của đồng hồ nguyên tử

Như đã nói ở trên, đồng hồ nguyên tử thay đổi thời gian theo trạng thái hoạt động của nguyên tử. Loại nguyên tử được dùng trong đồng hồ nguyên tử đã điều chỉnh liên tục theo thời gian kể từ lúc loại đồng hồ này ra đời. tiếp tục là phân tử Amoniac, hiện tại là Cesium, Rubidium, Hydro, Strontium,.. ngày nay, “đồng hồ nguyên tử Cesium-133” trở thành chuẩn mực để chọn lựa một giây trong hệ thống doanh nghiệp Quốc tế.

Lịch sử về độ chuẩn xác của đồng hồ nguyên tử do NIST cung cấp

Nhà vật lý Steve Jefferts (đằng trước) và Tom Heavner với chiếc đồng hồ nguyên tử Cesium NIST-F2

Nguyên lý công việc của đồng hồ nguyên tử được trình bày như sau: ?Các electron bay quanh hạt nhân của một nguyên tử đều có một mức năng lượng ổn định. nhưng có thể thay đổi quỹ đạo bay của của electron bằng việc thêm năng lượng vào bộ máy đang ổn định này, làm cho electron “nhảy số” năng lượng lên một mức cao hơn, tạo ra một bức xạ điện từ. Nguyên tử khác nhau có thể hấp thu năng lượng không giống nhau, tạo ra bước sóng không giống nhau. ? Cesium-133 có sóng dao động với tần số khoảng 9.192.631.770 vòng/giây. Khi cesium-133 nhận vi sóng với tần số trên, nó khiến electron từ bên ngoài cùng thay đổi trạng thái năng lượng với cùng phần trăm trên. ? Hiểu một cách dễ hiểu, thì năng lượng vi sóng tạo ra nằm trong khoảng, cứ 9.192.631.770 lần thì đồng hồ sẽ hiển thị một giây. Hay trong một giây nguyên tử 133Cs chuyển đổi giữa 2 tình trạng năng lượng 9.192.631.770 lần. ? Phần chủ đạo của đồng hồ nguyên tử là một máy cộng hưởng vi sóng. Máy có thể tự điều chỉnh tần số (khi có chênh lệch nhỏ) và so sánh với tần số bức xạ nguyên tử, khi hai thành quả này bằng nhau, máy dò sẽ nhận được một tín hiệu cực đại, 9.192.631.770 tín hiệu sẽ cho ra 1 giây. ? Độ chính xác của máy cộng hưởng vi sóng thường sở hữu giá trị khoảng 10−14 (chênh lệch 1 giây sau 3 triệu năm).

Xem thêm Địa điểm mua bán đồng hồ hublot cũ giá tốt

4. Ý nghĩa của đồng hồ nguyên tử với khoa học

Theo Albert Einstein, người cha đỡ đầu của học thuyết tương đối: vũ trụ là một chiếc đồng hồ khổng lồ công việc theo những nguyên lí không bao giờ thay đổi. Thời gian hay không gian cũng phải phục tùng những nguyên lí ấy. Lực hấp dẫn ảnh hưởng đến dòng chảy của thời gian. Thời gian trôi chậm với trọng lực mạnh. Bây giờ, tác động này đã được đo trực tiếp. Trong toàn cầu đồng hồ, còn chiếc đồng hồ nào chính xác hơn những chiếc đồng hồ công việc bằng chủ đạo sự vận động của nguyên lí tự nhiên.

“Đồng hồ nguyên tử Cesium-133” sai 1 giây trong vòng 300 triệu năm. Cũng đã có nhiều chiếc đồng hồ nguyên tử quang học (đo thời gian theo tần số ánh sáng hay vì tần số sóng điện từ của các loại nguyên tử) chỉ lỗi 1 giây trong vòng 30 tỷ năm được dự báo là kỷ nguyên kế tiếp của những chiếc đồng hồ nguyên tử chính xác bậc nhất. Ba mươi tỷ năm là gấp bảy lần tuổi của trái đất và gấp đôi tuổi của vũ trụ kể từ vụ nổ Big Bang. (Trái đất được tạo ra 4.6 tỷ năm trước và vũ trụ hiện nay là 13.8 tỷ năm trước).

Vậy độ chính xác cao như vậy được dùng để làm gì? lời giải thích đó là độ chuẩn xác này được áp dụng thực tế cho các kiểu đồng hồ đòi hỏi độ chính xác cực cao, công nghệ định vị (GPS), công nghệ truyền thông và chuẩn xác được tốt lên đáng kể (ví dụ như cáp quang) với năng lực cải tiến cực kì lớn đang được nghiên cứu.

Đồng hồ nguyên tử Space Hydrogen Maser được sử dụng trong các vệ tinh ESA Galileo làm đồng hồ chủ đạo cho bộ máy định thời gian trên tàu

?Đồng hồ nguyên tử được ứng dụng trong tên lửa, máy bay không người lái, và đặc biệt là đo thời gian để lựa chọn khoảng bí quyết trên vệ tinh trong các hệ thống định vị như GPS, GLONASS hay Galileo.

5. Đồng hồ đeo tay nguyên tử có hay không và “đồng hồ Citizen nguyên tử”

bộ máy cho đồng hồ nguyên tử cực kì lớn, vận dụng cực kì nhiều công suất và chúng không thể gói gọn vỏn vẹn trong một chiếc đồng hồ đeo tay được. tuy vậy, thay vì có được một chiếc đồng hồ nguyên tử, chúng ta vẫn có khả năng sở hữu dòng đồng hồ đeo tay có khả năng tự động bắt tín hiệu, cập nhật thông số từ đồng hồ nguyên tử từ các trạm radio. Những dòng đồng hồ này được gọi là đồng hồ Radio Controlled rất có tiếng của brand Citizen hay còn gọi là “đồng hồ Citizen nguyên tử”.

►►► 199+ mẫu đồng hồ Citizen Eco-Drive: https://xwatch.vn/dong-ho-citizen

Dòng đồng hồ Radio Controlled nổi tiếng của Citizen Nhật Bản

Xét về độ chính xác, các đồng hồ nhận tín hiệu Radio thường phải chịu sự chậm trễ quá cảnh khoảng 1 mili giây cho mỗi khoảng bí quyết 300 km từ thiết bị phát sóng vô tuyến mà nó nhận. Tuy có sự chậm trễ dẫn đến sai lệch so sánh với đồng hồ nguyên tử tuy nhiên đây vẫn là độ chuẩn xác cực kỳ cao đối với thiết bị đeo tay.

Nguồn https://xwatch.vn/