Είτε πρόκειται για τον ήχο ενός ρολογιού είτε για έναν μεταβαλλόμενο αριθμό σε μια ψηφιακή οθόνη, η βασική μονάδα του χρόνου περιγράφει τον ρυθμό της ζωής μας και στηρίζει σχεδόν όλες τις επιστημονικές μετρήσεις. Τι είναι, όμως, πραγματικά το δευτερόλεπτο;
Ο ορισμός που χρησιμοποιούμε, σήμερα, για το δευτερόλεπτο, συμφωνήθηκε παγκοσμίως το 1967, όπως σημειώνει το IFL Science. Επί της ουσίας, ένα δευτερόλεπτο είναι «η διάρκεια των 9.192.631.770 περιόδων της ακτινοβολίας που αντιστοιχεί στη μετάβαση μεταξύ των δύο επιπέδων της βασικής κατάστασης του ατόμου καισίου-133». Ουσιαστικά, είναι δυνατόν να τοποθετηθεί ένα άτομο σε μια συγκεκριμένη διεγερμένη κατάσταση και τελικά θα επανέλθει στη βασική κατάστασή του.
Αυτή η μετάβαση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ενός εξαιρετικού φίλτρου στην περιοχή των μικροκυμάτων. Δεδομένης της υψηλής σταθερότητάς του, αυτό το φίλτρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διατηρήσει έναν ρυθμό. Έτσι, αυτή είναι η βάση των πολύ ακριβών ατομικών ρολογιών. Ο ορισμός για το δευτερόλεπτο επικαιροποιήθηκε εν μέρει το 2018, αλλά εξακολουθούσε να βασίζεται στο καίσιο-133.
Και όμως το δευτερόλεπτο είναι σημαντικό
Το δευτερόλεπτο και ο ορισμός του είναι θεμελιώδης για τη μετρολογία, δηλαδή για την επιστήμη της μέτρησης των πραγμάτων. Στην πραγματικότητα, το μέτρο, το χιλιόγραμμο, το αμπέρ, το κέλβιν και το καντέλα, που είναι αντίστοιχα η μονάδα του μήκους, της μάζας, του ηλεκτρικού ρεύματος, της θερμοκρασίας και της φωτεινής έντασης, εξαρτώνται από τον ορισμό του δευτερολέπτου.
Ενώ ο ορισμός είναι εξαιρετικός εδώ και πολλές δεκαετίες, οι ερευνητές εξετάζουν τη δυνατότητα περαιτέρω βελτίωσής του. Οι τεχνολογικές ανακαλύψεις στα οπτικά ατομικά ρολόγια προσφέρουν πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια από αυτή που θα μπορούσε να πετύχει ένα κλασικό ρολόι καισίου, όπως η απόκτηση του ταχύτερου ρολογιού στον κόσμο και η ανάπτυξη νέων τρόπων κατασκευής αυτών των οργάνων.
Αυστηρές προϋποθέσεις για να το ορίσουμε ξανά
«Ως γενική αρχή, οι ορισμοί για τις μονάδες του Διεθνούς Συστήματος Μονάδων (SI) θα πρέπει να βασίζονται στις μεθόδους μέτρησης που οδηγούν στη μικρότερη αβεβαιότητα για όλες τις δευτερογενείς μετρήσεις ποσοτήτων που βασίζονται σε αυτές τις μονάδες», δήλωσε στο IFL Science η Δρ. Liz Donley, επικεφαλής του Τμήματος Χρόνου και Συχνοτήτων του Εθνικού Ινστιτούτου Προτύπων και Τεχνολογίας των ΗΠΑ. «Τα πρότυπα οπτικών συχνοτήτων έχουν φτάσει στο επίπεδο όπου μπορούν να πραγματοποιήσουν μετρήσεις συχνότητας που είναι 100 φορές πιο ακριβείς από τις μετρήσεις που πραγματοποιούνται με τη χρήση του καισίου ως πρότυπο», πρόσθεσε η ίδια.
Πάντως, ένας πιθανός επαναπροσδιορισμός για το δευτερόλεπτο είναι στα σκαριά, ενδεχομένως το 2030, αλλά υπάρχουν αρκετές αυστηρές απαιτήσεις που πρέπει να επιτευχθούν πριν συμβεί αυτό – συμπεριλαμβανομένης και της δυνατότητας αποστολής του ακριβούς επαναπροσδιορισμένου δευτερολέπτου μέσω οπτικών ινών, για παράδειγμα.
Μπορεί να μην αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο μετράμε τις στιγμές της ζωής μας, αλλά θα είναι απίστευτα σημαντικό για την επιστήμη. Επί της ουσίας, θα είναι σαν να έχουμε ένα ρολόι χειρός που δεν χάνει ούτε ένα δευτερόλεπτο ακόμη και όταν το αφήνουμε να λειτουργεί για δισεκατομμύρια χρόνια.
