Ecco una spiegazione semplificata di come funzionano gli orologi atomici:
Atomi di cesio e microonde:
1. Selezione degli atomi di cesio: Un fascio di atomi di cesio viene prodotto e inviato attraverso una serie di magneti che selezionano gli atomi con uno specifico livello di energia.
2. Cavità del microonde: Gli atomi di cesio selezionati entrano in una cavità a microonde progettata con precisione e riempita di radiazioni a microonde.
3. Frequenza microonde: La frequenza delle microonde è molto vicina alla frequenza di risonanza naturale degli atomi di cesio (circa 9,2 miliardi di cicli al secondo).
Risonanza e transizioni atomiche:
4. Assorbimento della risonanza: Quando la frequenza delle microonde corrisponde alla frequenza di risonanza naturale degli atomi di cesio, un numero significativo di atomi assorbe l'energia delle microonde.
5. Transizione atomica: Questo assorbimento di energia fa sì che gli atomi di cesio subiscano una transizione specifica tra due livelli energetici.
Tempo di rilevamento e misurazione:
6. Rilevamento: Dopo aver attraversato la cavità a microonde, gli atomi di cesio vengono rilevati utilizzando un rilevatore in grado di discriminare tra atomi eccitati (energia più elevata) e atomi non eccitati (energia inferiore).
7. Tempo di misurazione: Il numero di atomi di cesio che subiscono la transizione specifica (risonanza) viene conteggiato accuratamente e correlato alla frequenza delle microonde esattamente nota. Questa frequenza diventa il riferimento per tenere il tempo.
In pratica, gli orologi atomici sono costituiti da sofisticati componenti elettronici e laser per stabilizzare, controllare e misurare con precisione i vari parametri coinvolti nel processo. La stabilità e la precisione degli orologi atomici hanno consentito di raggiungere campi molto avanzati quali la navigazione, la comunicazione, il posizionamento satellitare, la ricerca scientifica e molte altre applicazioni che richiedono un'indicazione precisa dell'ora.
