لو مسمعتش عنها.. يعنى إيه ساعة ذرية وفيما يجرى استخدامها؟

هل سمعت من قبل عن الساعة الذرية، ربما لا تكون قد سمعت عنها أو لا تعرف ما هى وظيفتها، رغم أهميتها الكبرى، اخترعها العالم الأمريكى وليام ليبى فى عام 1948 والتى تعتمد على تردد الرنين الذرى لضبط الوقت، كما تعتبر الساعات الذرية الأدق حتى الآن حيث يصل مقدار الخطأ ثانية كل 30 مليون سنة تقريبًا وفقا للإحصائيات الحديثة، الأمر الذى جعل منها معيارًا للتوقيت العالمى.

تاريخ الساعة الذرية

جاءت فكرة استخدام الساعة الذرية أول مرة من قبل العالم كلفن فى عام 1879، وفى عام 1945 أعلن رابى بان الشعاع الذرى بالرنين المغناطيسى يمكن أن يستخدم كأساس للساعة، أما أول ساعة ذرية كانت الجهاز امونياك مايزر بنيت فى 1949 فى الولايات المتحدة، وكانت أقل دقة من الساعات الكوارتز الحالية، أما أول ساعة ذرية دقيقة هى المعيار السيزيوم، والتى طورت من قبل لويس إيسن فى عام 1955 فى مختبر الفيزياء الوطنى فى المملكة المتحدة.

طريقة عملها

تعتمد فكرة عمل الساعات الذرية على الإشعاع الراديوى ضمن نطاق الميكروويف للذرات وليس كما يعتقد البعض على النشاط الإشعاعى، وتنتج هذه الإشارات الراديوية عند تغير مستويات الطاقة فى ذرة السيزيوم-133، وبالتحديد عند انتقال الإلكترون فى تلك الذرة من مستوى أعلى إلى مستوى أدنى للطاقة.

وتحتوى الساعة الذرية على فجوة معدنية تتناسب مع موجات الميكروويف بها غاز، وهذه الفجوة قابلة للضبط بدقة عالية بحيث تتناسب مع أضخم إشارة تردد ناشئة داخل الفجوة ويبدأ الرنين المتذبذب بالنمو، وتستغرق هذه العملية بعض الوقت حتى تستقر عملية الرنين الترددى وتصبح الساعة الذرية جاهزة للعمل على الدوام.

دقة الساعة الذرية

فى المتوسط تبلغ دقة الساعة الذرية بحدود 1 نانو ثانية فى اليوم أى ما يعادل خطأ مقداره ثانية كل 2.7 مليون سنة، وفى سويسرا، بدأت الساعة الذرية FOCS 1 والمصنوعة من السيزيوم المبرد باستمرار عملها رسميا عام 2004 ويقدر مقدار الخطأ بحدود ثانية واحدة كل 30 مليون سنة.