Hvor meget vejer du på sekunder?

Tro det eller ej, i stedet for et kilo æbler eller pærer kan du bede om at blive solgt den rigtige mængde på få sekunder.

Moderne civilisation ville være umulig uden målinger, og målinger ville være meningsløse, hvis de samme måleenheder ikke blev brugt over hele verden. I mange år (næsten 150) er metrologer over hele verden blevet enige om strenge definitioner af måleenheder gennem Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), der ligger i Frankrig, nær Paris. BIPM styrer i øjeblikket syv grundlæggende enheder, der styrer tid, længde, masse, elektrisk strøm, temperatur, lysintensitet og mængde af stof. Tilsammen er disse enheder intet andet end sproget for moderne videnskab, teknologi og handel.

Men videnskabsmænd forfiner konstant disse generelt accepterede standarder. I 2018 blev der godkendt nye definitioner af kilogram (masse), ampere (strøm), kelvin (temperatur) og mol (stofmængde). Det lyder fantastisk, men nu, med undtagelse af muldvarpen, er alle standarder underlagt én ting – tid. En meter er for eksempel defineret som den afstand, lyset rejser i vakuum på 1/299. af et sekund. På samme måde er definitionen af ​​et kilo nu baseret på et sekund, og det er ikke så svært at finde ud af, hvordan man gør dette.

Det betyder, at du teoretisk, selvom det ikke vil være klart for alle omkring dig, kan bestemme vægten eller længden på sekunder.

Videnskaben står ikke stille, nu besluttede de at tage et sekund og give det en ny definition, men i erkendelse af, at hele arkitekturen af ​​globale målinger afhænger af denne værdi, lover de ikke at ændre dens varighed. fascineret? Lad os derefter dykke ned i sagens historie.

Engang bestemte folk tidspunktet ved at se på himlen. Men siden 1967 er metrologer blevet enige om at bestemme tiden ved at måle processerne inde i atomet, og tælle, smukt sagt, universets evige hjerteslag. Men tiden er stadig tæt forbundet med principperne for dens astronomiske måling. Til at begynde med blev tiden bestemt af Jordens vej i dens daglige rotation, fra dag til nat og tilbage. På et tidspunkt opdelte de gamle egyptiske astronomer, ved hjælp af et duodecimalt nummereringssystem (baseret på 12), dag og nat i 12 timer hver, hvilket gav 24 timer i døgnet.

Vi anbefaler dig at læse:  At forstå, hvorfor kvinder begyndte at bære herreure

Men timerne var forskellige i varighed afhængigt af, hvor Jorden var i sin bane omkring Solen. For lidt over 2000 år siden kom græske astronomer, der havde brug for faste værdier til at beregne for eksempel månens bevægelse, den revolutionerende idé, at en dag skulle opdeles i 24 timer af lige længde. Den samme "astronomiske" tankegang fik dem til at anvende den gamle babylonske metode med at tælle til 60 (sexagesimal) på ure. Ligesom de opdelte 360 ​​grader af Jordens cirkel eller kugle i 60 dele eller minutter, opdelte de hvert minut i 60 sekunder.

Dagens første deling (kendt på latin som partes minutae primae) gav dem længden af ​​et minut, hvilket var 1/1440 af en gennemsnitlig soldag. Anden division (partes minutae secundae) gav dem varigheden - og samtidig navnet - af et sekund, hvilket var 1/86 af en dag. Faktisk varede denne definition indtil 400.

Men problemerne er ikke forsvundet. Jorden bremser gradvist sin daglige rotation; dagene bliver lidt længere, og det samme er det astronomiske sekund. Disse små forskelle lægger op. De skriver, at på baggrund af ekstrapolering af historiske formørkelser og andre observationer, har Jorden som et værktøj til at bestemme tid (som et ur!) mistet mere end tre timer i løbet af de sidste 2000 år - ikke så dårligt et resultat for et håndledskronometer. , men ikke egnet til en videnskabelig tilgang.

Det viser sig, at standardtidsenheden baseret på astronomisk beregning ikke er konstant, og denne virkelighed blev stadig mere uudholdelig for metrologer i de første årtier af forrige århundrede, da de opdagede, hvor ujævn Jordens rotation var. Og videnskab kræver konstanthed og pålidelighed. Ligesom tiden var samfundet i slutningen af ​​1960'erne i stigende grad afhængig af radiofrekvenser, hvilket krævede ekstremt præcis synkronisering.

I atomets tidsalder vendte metrologer sig mod atomet, eller rettere mod den meget mere forudsigelige bevægelse af atompartikler. Atomer bliver aldrig slidt eller bremset. Deres egenskaber ændrer sig ikke over tid. Perfekt ur. Mød Cæsium-133.

Cæsium, et sølvfarvet guldmetal, der er flydende ved stuetemperatur, har tunge, langsomt bevægende atomer, hvilket betyder, at de er relativt nemme at spore. Forskerne placerede cæsiumatomer i et vakuum og udsatte dem for mikrobølgeenergi i et usynligt elektromagnetisk felt. Udfordringen var at finde ud af, hvilken bølgelængde eller frekvens der ville få så mange cæsiumatomer som muligt til at udsende en pakke lys eller en foton. Fotoner blev fanget af en detektor og talt. Som et resultat blev bølgelængden udpeget som atomets naturlige resonansfrekvens.

Vi anbefaler dig at læse:  Sådan vælger du dit første ur og ikke tager fejl

For nemheds skyld kan du forestille dig et pendul. Et pendul, der arbejder i en rytme, der er unik for denne type atomer. I tilfælde af cæsium-133 er frekvensen 9 cyklusser pr. sekund. Længden af ​​den anden brugt i forsøget var baseret på længden af ​​dagen i 192, hvor de oprindelige videnskabelige forsøg blev udført. I 631 havde metrologer fra Bureau of Weights and Measures etableret resonansfrekvensen af ​​cæsium-77 som den officielle varighed af den anden.

På trods af denne cæsiumbaserede definition er astronomisk tid og atomtid stadig uløseligt forbundet. For det første skal atomtiden nogle gange korrigeres for at matche astronomisk tid, fordi Jorden fortsætter med at ændre sit tempo med en uregelmæssig hastighed, mens atomtiden forbliver konstant. Når atomtiden bliver næsten et sekund hurtigere end astronomisk tid, stopper tidtagere den et øjeblik, så Jorden kan indhente det - de tilføjer et ekstra sekund om året.

Selvom længden af ​​et sekund ikke ændrer sig, ændres længden af ​​et minut altså fra tid til anden. Efter først at have tilføjet 10 skudsekunder i 1972, tilføjer tidtagere nu et skudsekund til atomtid omtrent hvert halvandet år.

Også, hvor mærkeligt det end lyder, tæller vi stadig sekunderne af 1957-æraen, selv med vores moderne atomure. Dette skyldes, at selvresonansfrekvensen af ​​cæsium-133 blev målt i 1957 og bundet til varigheden af ​​det astronomiske sekund i det år, et faktum, der ikke ville ændre sig, selvom værdien af ​​sekundet blev omdefineret igen.

Men hvis ja, hvorfor er den anden en ny definition? Det hele er en anden videnskabelig opfindelses skyld - et optisk atomur. De arbejder efter de samme principper som et cæsiumur, men de måler atomer, der har en meget højere naturlig resonansfrekvens (betinget, tikkende). Disse frekvenser er i det synlige eller optiske område af det elektromagnetiske spektrum og ikke i mikrobølgeområdet, deraf navnet.

Vi anbefaler dig at læse:  Raymond Weil Maestro - ny klartone og åben balance

Der er flere typer optiske ure, som hver tæller "ticks" af et enkelt atom eller ion - ytterbium, strontium, kviksølv, aluminium og andre.

Hvorfor, undrer man sig over, har vi brug for endnu mere nøjagtighed? Dels fordi tiden ikke er sig selv; det er relateret til tyngdekraft og masse og er påvirket af dem. Tiden (fanfare!) er heller ikke konstant, selvom man kan antage en sådan, vel vidende at der findes en international standard. Albert Einsteins relativitetsteori antyder for eksempel, at tiden bevæger sig langsommere, når den er i nærheden af ​​et massivt legeme, som en planet, fordi den bremser på grund af tyngdekraften.

Det betyder, at hvis hastigheden af ​​det optiske ur ændres, selv om det kun er lidt, kan de fysiske forhold, som uret befinder sig i, også ændre sig. Evnen til at læse disse ændringer siges at gøre os i stand til at detektere objekter som mørkt stof eller gravitationsbølger ved hjælp af optiske atomure. Frygteligt, ikke? Læs videre.

I 2015 var amerikanske fysikere lige begyndt at udvikle deres optiske atomure, og de var forundrede over, at sekunder blev talt lidt forskelligt i ure, der var placeret i laboratorier placeret på forskellige adresser. Relativitet i aktion? Kan optiske ure reagere på små ændringer i tyngdekraften? De bestilte målinger af højdeforskellen mellem laboratorierne, hvor uret stod, fordi højden ligesom tiden er relateret til tyngdekraften og massen. Urene var virkelig i forskellige højder. Deres lidt forskellige tidsmålinger opfangede subtile ændringer i gravitationsfeltet. Det optiske ur, som kun var en centimeter højere end de andre, løb hurtigere!

Einsteins forudsigelse om, hvad masse og tyngdekraft gør over tid, er egentlig ikke så utrolig. Det er tilbage at lære at bruge det i praksis.

Kan du lide denne artikel? Del med venner:
Armonissimo
Tilføj en kommentar

;-) :| :x : Twisted: :smil: : Shock: : trist: : Roll: : Razz: : Oops: :o : Mrgreen: : Lol: : Idé: : Grin: :ond: :skrig: :fedt nok: : Arrow: : ???: :?: :!: