Đo thời gian bằng nguyên tố Cesium

Tại sao Cesium được sử dụng trong đồng hồ điện tử?

Đồng hồ Cesium xác định thời gian bằng cách đếm vòng tíc-tắc của các nguyên tử thuộc nguyên tố kim loại Cesium. Nhưng vòng tíc-tắc này không phải là vòng quay của con lắc đơn; thay vào đó, vòng quay tíc tắc là sự dao động cực nhanh của các nguyên tử khi đặt trong lò vi sóng ở điều kiện chân không.

Cơ quan quan sát Naval của Mỹ giải thích rằng điều này xảy ra là do Cesium có 133 nguyên tử với 55 điện tử electron được phân bố theo 1 cách lý tưởng cho mục đích này. Tất cả các electron nhưng các điện tử phía ngoài cùng bị hạn chế đến quỹ đạo vòng quay trong lớp vỏ bền. Electron phía ngoài cùng không bị nhiễu bởi các electron khác, vì vậy cách mà điện tử Cesium hoạt động trong lò vi sóng có thể xác định chính xác.

Khi lò vi sóng nâng nhiệt lên, điện tử phía ngoài cùng nhảy lên từ quỹ đạo năng lượng thấp lên quỹ đạo năng lượng cao hơn và sau đó lại quay trở lại quỹ đạo năng lượng thấp, hấp thụ và phóng thích chùm tia năng lượng có thể đo đạc được. Tốc độ chính xác của dao động này là 9.192.631.770 vòng trong 1 giây, và đó cũng chính là định nghĩa của giây vào năm 1967. Đó là định nghĩa đầu tiên không dựa trên sự chuyển động của trái đất mà dựa trên cách thức hoạt động của nguyên tử.
(Theo The New York Times)