Timpul este un concept care a fascinat dintotdeauna fiinta umana, de la cele mai timpurii civilizatii pâna în vremurile moderne, oamenii încercând sa masoare timpul în diferite moduri.
Pozitia pe cer a Soarelui si a stelelor, asa-numitele ceasuri „de apa” sau solare, clepsidra sunt în prezent metode primitive de estimare a curgerii timpului, pe care îl consideram unidirectional. Dispozitivele din zilele noastre pot functiona, fara sa dea erori, chiar si miliarde de ani!
De la umbra, nisip si apa, la cuart
Cea mai veche metoda cunoscuta de masurare a timpului a fost utilizarea miscarii Soarelui pe cer. Vechii egipteni si babilonienii au fost printre primii care au dezvoltat ceasurile solare, care foloseau pozitia soarelui pentru a marca ora din zi. Cadranele solare erau dispozitive simple care constau dintr-un bat sau alt obiect vertical, numit gnomon, care arunca o umbra pe o suprafata plana marcata cu ore.
Inventarea ceasului mecanic în secolul al XIII-lea a reprezentat un progres semnificativ în masurarea timpului. Primele ceasuri functionau datorita unor greutati sau arcuri si foloseau roti dintate pentru a tine evidenta timpului. Erau suficient de precise pentru a masura timpul în ore si minute, dar nu si pentru a masura timpul în secunde.
În secolul al XVII-lea, inventarea ceasului cu pendul de catre Christiaan Huygens a îmbunatatit si mai mult precizia cronometrului. Instrumentul folosea un pendul oscilant pentru a regla miscarea angrenajelor, rezultând o precizie mai mare în masurarea timpului.
Ceasul cu pendul a ramas cel mai precis dispozitiv de cronometrare timp de peste doua secole, pâna la inventarea ceasului cu cuart, în secolul al XX-lea.
Ceasul atomic
Definitia secundei se bazeaza pe comportamentul unui atom. În 1967, Sistemul International de Unitati (SI) a definit-o ca „durata a 9.192.631.770 de perioade ale radiatiei corespunzatoare tranzitiei între cele doua niveluri hiperfine ale starii fundamentale a atomului de cesiu-133”.
Alte ceasuri atomice folosesc însa diferiti alti atomi sau molecule pentru a masura timpul: de hidrogen, de rubidiu. Totusi, nu sunt si cele mai „performante”!
Experimentul BETA de la „fabrica de antimaterie” a CERN a produs cea mai precisa masuratoare de pâna acum. Aceasta înseamna ca, pe baza definitiei actuale a unei secunde, o zi ar consta din 24 de ore, 56 de minute si 24 de secunde.
Ultimele decenii au adus în acest peisaj insolit realizari incredibile. În 1999, a fost creat ceasul atomic NIST-F1, la Institutul National de Standarde si Tehnologie (NIST) din Boulder, SUA. Pe masura ce cercetarile au progresat, în 2014, a fost instalat un nou ceas atomic, NIST-F2. Cercetatorii afirma ca este atât de precis, încât va pierde sau câstiga doar o secunda la fiecare 300 de milioane de ani.
Totusi, o echipa condusa de savantul Alexander Aeppli a creat un instrument similar, dar incomparabil mai uimitor: un ceas atomic perfect, care se bazeaza pe atomii de strontiu supraraciti de lasere la doar o mica fractiune peste zero absolut (-459,67 grade Fahrenheit).
Odata ce echipa lui Aeppli a protejat cu succes acesti atomi de influenta exterioara, a reusit sa realizeze un ceas-minune, cu eroare de „opt parti dintr-o zecime de miliardime de miliardime de secunda”. Ceea ce înseamna „întârziere” de aproximativ o secunda la fiecare 40 de miliarde de ani!
Ceasul masoara timpul, pe masura ce electronii din atomii respectivi oscileaza între diferitele lor stari cuantice. Aeppli a declarat pentru „New Scientist” ca „…atunci când faci masuratori mai bune ale timpului, acestea deschid o multitudine de perspective noi, pe care le poti studia în fizica…”.
ADRIAN-NICOLAE POPESCU
Comentarii