Atomic clock (đồng hồ nguyên tử) là thiết bị đo thời gian chính xác nhất hiện nay, hoạt động dựa trên tần số chuyển mức năng lượng của nguyên tử (thường là cesium, rubidium hoặc strontium). Thay vì đếm dao động cơ học hay điện tử như đồng hồ thường, atomic clock đếm “nhịp” tự nhiên cực kỳ ổn định của nguyên tử.
Lịch sử đồng hồ nguyên tử
Nguyên lý hoạt động của Atomic Clock
Nguyên lý hoạt động của Atomic Clock (đồng hồ nguyên tử) dựa trên việc khai thác “nhịp chuẩn” cực kỳ ổn định của nguyên tử. Trong tự nhiên, các nguyên tử chỉ cho phép electron tồn tại ở những mức năng lượng rời rạc. Khi electron chuyển giữa hai mức năng lượng xác định, nguyên tử sẽ hấp thụ hoặc phát ra bức xạ ở một tần số cố định, không phụ thuộc vào nơi chốn hay thời gian. Atomic clock sử dụng chính tần số chuyển mức này làm chuẩn đo thời gian.
Cụ thể, nguyên tử (phổ biến là cesium, rubidium hoặc strontium) được giữ trong môi trường được kiểm soát chặt chẽ. Một nguồn bức xạ (sóng vi ba hoặc laser) được điều chỉnh để kích thích nguyên tử. Khi tần số của nguồn bức xạ trùng khớp chính xác với tần số chuyển mức của nguyên tử, xác suất chuyển mức đạt cực đại. Hệ thống điện tử sẽ phát hiện tín hiệu này và sử dụng vòng phản hồi (feedback) để liên tục điều chỉnh nguồn bức xạ, đảm bảo nó luôn “khóa” đúng vào tần số nguyên tử.
Sau khi khóa ổn định, đồng hồ chỉ việc đếm số dao động của nguồn bức xạ. Với cesium-133, 1 giây được định nghĩa là 9.192.631.770 dao động tương ứng. Nhờ nhịp nguyên tử ổn định và cơ chế tự hiệu chỉnh liên tục, atomic clock đạt độ chính xác vượt xa mọi loại đồng hồ khác.
Tài liệu tham khảo và đọc thêm
- https://www.thegioididong.com/hoi-dap/dong-ho-nguyen-tu-la-gi-nguyen-tac-hoat-dong-cua-d-1187799
- https://www.nist.gov/atomic-clocks/how-do-atomic-clocks-work
- https://www.nasa.gov/missions/tech-demonstration/deep-space-atomic-clock/what-is-an-atomic-clock/
- https://www.britannica.com/technology/atomic-clock
- https://www.nist.gov/pml/time-and-frequency-division/time-services/brief-history-atomic-clocks-nist
.jpg)
