Atom Saati

Hassas mekanik saatler pahalı ve taşınması zor olduğundan, dönemin ihtiyaçlarına cevap veremez duruma gelmiştir Böylece, frekansı yapıldığı malzemelere ve çalışma koşullarına bağımlı olan bir osilatör bulmak zorunluluğu doğmuştur Fizikçiler, atomların enerji düzeyleri arasındaki geçişlerinden yararlanılabileceğini düşünmüşlerdir; periyodu yalnız seçilen atoma bağlı ve dış koşullardan tümüyle bağımsız olan bu geçişler, sonsuz tekrarlanabiliyor ve birbirinin özdeşi oluyordu Zaman ölçümünde yararlanabilmek için bazı koşullara uyan bir enerji geçişinin bulunması gerekir; bu koşullar, geçişin manyetik alandan etkilenmemesi, ölçümü yapılabilecek bir frekans aralığında olması ve böyle bir geçişi sağlayan yeterince yaygın bir atomun bulunmasıydı Böylece uluslararası zaman ölçüsü olarak sezyum elementinin 133 numaralı izotopu üzerinde karar kılındı 1967′den beri saniye, sezyum-133 atomunun taban durumunun iki aşın ince düzeyi arasındaki geçişe tekabül eden ışımanın 9 192 631 770 periyodunun süresi olarak tanımlamıştır Başka atom veya molekül geçişlerini kullanan ikincil ölçüler de vardır



Bir atom saati temelde bir kuvarslı saattir, ama kuvars bir başka regülatörle yönlendirilir Bu regülatörün « sarkacı» ise sezyumun 133 numaralı izotopu veya bir başka atomdur
Elektronlar atom çekirdeği çevresindeki belirli enerji düzeylerine dağılmış durumdadır Bunların düzey değiştirebilmesi için, geçiş yapağı iki enerji düzeyi arasındaki farka eşit bir enerji kazanması veya kaybetmesi gerekir Bu kazanç veya kayba, elektromanyetik ışınımın (görünür ışık, X ışınlan, radyo dalgası, vb) en küçük enerji paketi (kuvantumu) olan bir foton soğutulması veya salınması tekabül eder

Atom saatinde elektromanyetik ışınım olarak, fotonun frekansı kesin olarak belirlenmiş radyo dalgasından yararlanılır Sezyum atomunun iki aşın ince düzeyi arasında geçiş yapan elektron, bu arada, enerjisi bu iki düzey arasındaki farka eşit olan bir foton soğurur veya salar

Atom saatinin foton üreteci bir kuvars regülatör tarafından yönlendirilen radyo dalgalan bireşimleyicisidir Bireşimleyici sezyum metalinin vakumda buharlaştırılması yoluyla elde edilen sezyum-133 buharı ü-zerine etkir Radyo ışınımı fotonlarının frekansı, sezyum elektronlarının soğurduğu frekansa olabildiğince yakındır Bir foton soğurulduktan sonra sezyum atomu bir üst aşın ince düzeye geçer Atomun manyetik özellikleri soğurma olayının etkisiyle değişikliğe uğrar ve atom bir manyetik alanın içinden geçtiğinde diğer atomlardan farklı bir yöne sapar Dolayısıyla manyetik alan, her iki enerji düzeyi üzerinde yer alan atomlar arasında bir ayıklama yapar Bir algılayıcı yalnız bir türden atomları yakalar Bir düzenleyici, radyo vericisinin frekansını a-yarlar; böylece yakalanan atomların akımı en üst düzeye çıkar O anda osilatör, atomların birleşmesiyle güçlü bir şekilde ve çok büyük kesinlikle titreşmeye başlar Sanayi ölçeğinde üretilen bir sezyumlu saat, saniyeyi 100 milyarda bir düzeyindeki bir hata payıyla saptar Uluslararası zaman ölçüsü olarak kullanılan sezyumlu saatlerin hassasiyeti 100 kat daha fazladır (300 bin yılda bir saniye)