Đồng hồ nguyên tử là gì? Có gì đặc biệt? Nguyên tắc hoạt động ra sao

Bạn từng nghe tới chiếc đồng hồ chính xác nhất, 14 tỷ năm mới sai lệch 1 giây chưa? Đó chính là đồng hồ nguyên tử! Cùng theo dõi bài viết này để biết thêm về đồng hồ nguyên tử và nguyên lý hoạt động của nó nhé!

1. Đồng hồ nguyên tử là gì?

Đồng hồ nguyên tử là đồng hồ dùng để đếm thời gian theo số lượng dao động của nguyên tử.Tần số dao động của nguyên tử là cố địnhcó thể đo được nên đồng hồ nguyên tử là đồng hồ chính xác tuyệt đối, không có sai số.

Đồng hồ nguyên tử là gì?

2. Lịch sử đồng hồ nguyên tử

Năm

Sự kiện

Năm 1945

Cơ chế hoạt động của của đồng hồ nguyên tử mới được Tiến sĩ Isidor Isaac Rabi phát minh nhưng chưa hoàn thiện.

Năm 1949

Đồng hồ nguyên tử đầu tiên hoạt động theo chuyển động của phân tử Amoniac được chế tạo bởi Viện tiêu chuẩn và kĩ thuật Quốc gia Hoa Kỳ (NIST, trước kia NBS).

Năm 1955

Louis EssenJack Parry chế tạo thành công đồng hồ nguyên tử hoạt động theo chuyển động nguyên tử 133Cs tại phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia Anh (NPL).

Năm 1967

“Đồng hồ nguyên tử Cesium-133” trở thành tiêu chuẩn để xác định một giây trong Hệ thống Đơn vị Quốc tế. Trong số các đồng vị khác nhau của các nguyên tử cesium, cesium-133 là đồng vị duy nhất không phát ra các tia phóng xạ, tồn tại ở trạng thái ổn định trong tự nhiên.

Hiện nay, các nhà khoa học đang nghiên cứu sử dụng ánh sáng đề tạo ra một chiếc đồng hồ nguyên tử.

Lịch sử đồng hồ nguyên tử đã từ lâu

3. Nguyên tắc hoạt động của đồng hồ nguyên tử

Đồng hồ nguyên tử hoạt động dựa trên cơ sở kích thích cho các electron của nguyên tử nhảy từ mức năng lương thấp lên mức năng lượng cao và ngược lại. Các electron của nguyên tử phát ra sóng điện từ có tần số rất nhất định và lấy chu kỳ dao động của sóng điện từ đó làm chuẩn để đo thời gian.

Nguyên tắc hoạt động của đồng hồ nguyên tử

Theo các nhà khoa học, cứ 9192631770 chu kỳ sóng điện từ của chuyển động giữa hai trạng thái năng lượng của nguyên tử Cesium-133 phát ra mất 1 giây. Hoặc đơn giản là 1 giây, nguyên tử Cesium-133 chuyển đổi giữa 2 trạng thái năng lượng 9,162,631,770 lần. Dựa vào chu kỳ của nguyên tử Cesium, bộ phận cộng hưởng vi sóng của đồng hồ nguyên tử sẽ tự điều chỉnh tần số và so sánh tần số với bức xạ nguyên tử cho hai giá trị này luôn khớp, từ đó đo được 1 giây chính xác của đồng hồ nguyên tử.

4. Điểm nổi bật của đồng hồ nguyên tử

Đồng hồ nguyên tử có thể coi là loại đồng hồ chính xác nhất. So sánh với Đồng hồ cơ tốt nhất có sai số khoảng -4 đến +6 giây trong 1 ngày, còn đồng hồ Quartz (đồng hồ chạy bằng pin) có sai số khoảng +-2 giây trong 10 ngày, đồng hồ nguyên tử có mức sai số 1 giây trong 14 tỷ năm, gần như không hề sai số. Do đó đồng hồ nguyên tử được áp dụng trong nhiều lĩnh vực và ngành công nghiệp yêu cầu sự chính xác.

Đồng hồ nguyên tử có thể coi là loại đồng hồ chính xác nhất

5. Các lĩnh vực sử dụng đồng hồ nguyên tử

Hiện tại đồng hồ nguyên tử được dùng để xác định giờ Quốc tế UTC (viết tắt của Coordinated Universal Time. Hiện tại, trên các dòng điện thoại, máy tính, nếu bạn chọn múi giờ tự động, điện thoại sẽ lấy dữ liệu thời gian từ UTC phù hợp với khu vực để hiển thị lên điện thoại của bạn, có thể nói giờ đồ bộ trên điện thoại thông minh, máy tính hiện nay đều được cung cấp bởi đồng hồ nguyên tử, theo THE VERGE.

Đồng hồ nguyên tử được ứng dụng rộng rãi trong đó có lĩnh vực thời trang

Đồng hồ nguyên tử được ứng dụng rộng rãi trong đó có lĩnh vực thời trang

Ngoài ra, đồng hồ nguyên tử còn được sử dụng làm đồng hồ đeo tay, với hai dạng đồng hồ đeo tay nguyên tử có bộ phận vi sóng rất cồng kềnh và nặng được gắn trực tiếp trên đồng hồ. Loại còn lại là đồng hồ bắt sóng nguyên tử, có thiết kế như đồng hồ thời trang thông thường, được lắp ráp một bộ phận có thể thu nhận sóng phát ra từ các trạm phát đồng hồ nguyên tử để đồng bộ giờ, gọi là đồng hồ Radio Controlled. Các hãng sản xuất có thể kể đến như Citizen, Casio, Reizen,…

Đồng hồ nguyên tử được ứng dụng rộng rãi trong tên lửa, máy bay không người lái, và được ứng dụng để đo lường khoảng cách trên các vệ tinh cho hệ thống vệ tinh GPS, GLONASS, Galileo.

6. Có nên mua đồng hồ nguyên tử không?

Không thể phủ nhận rằng sự phát minh ra đồng hồ nguyên tử một điều kỳ diệu của sự khéo léo của con người. Nếu không có sáng kiến này làm nền cho khoa học, các hệ thống định vị toàn cầu và công nghệ khác mà phụ thuộc vào tính chính xác thời gian chính xác sẽ không đạt hiệu quả như hôm nay.

Có nên mua đồng hồ nguyên tử không?

Tuy vậy đối với phần đồng chúng ra, một chiếc đồng hồ nguyên tử có lẽ không ảnh hưởng gì nhiều đến cuộc sống cả bởi chẳng mấy ai bận tâm đến độ chính xác đến mili giây. Tuy nhiên với những người đam mê đồng hồ thực sự, việc sở hữu chiếc đồng hồ này là điều bình thường, xuất phát từ sở thích cá nhân. Nếu bạn là người yêu thích công nghệ đo giờ mới nhất, tiên tiến nhất trên đồng hồ thì đồng hồ nguyên tử là lựa chọn hàng đầu, tuy nhiên giá thành của chiếc đồng hồ này trên thị trường cũng có thể làm bạn choáng váng.

Xem thêm

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button