Definicja sekundy do poprawki. To zmieni życie każdego człowieka

Jak powstała definicja sekunda, którą znamy?

Definicja sekundy znajduje się w układzie SI – oficjalnym systemie miar obowiązującym na całym świecie. Dawniej czas mierzono na podstawie ruchu Ziemi, dzieląc dobę na 24 godziny, godzinę na 60 minut, a minutę na 60 sekund. Było to praktyczne, ale nieprecyzyjne, ponieważ Ziemia nie obraca się w idealnie stałym tempie.

W latach 60. XX wieku naukowcy doszli do wniosku, że potrzebna jest precyzyjniejsza definicja. W 1967 roku Międzynarodowy Komitet Miar i Wag (CIPM) ustalił, że sekunda nie będzie już oparta na ruchu planet, ale na czymś bardziej niezawodnym – drganiach atomów cezu.

Polecamy: Ulubieni polscy gladiatorzy. Iga Świątek, Małysz i Kubica

Jak działają cezowe zegary fontannowe?

Cezowy zegar fontannowy to jeden z najdokładniejszych zegarów na świecie – jego odchylenie wynosi mniej niż sekundę na kilka milionów lat. Działa na bazie drgań atomów cezu-133, które najpierw lasery schładzają do temperatury bliskiej zera absolutnego. Następnie atomy te zostają podrzucone w górę w próżni, jak w fontannie. Podczas lotu precyzyjne impulsy mikrofalowe oddziałują na atomy, co pozwala określić ich częstotliwość drgań i tym samym ustalić definicję sekundy.

Najdokładniejsze takie zegary działają w czołowych laboratoriach metrologicznych. Należą do nich Physikalisch-Technische Bundesanstalt w Niemczech, National Institute of Standards and Technology w USA oraz SYRTE w Paryżu. To właśnie one pilnują, by światowy czas UTC był idealnie precyzyjny – co jest kluczowe dla GPS, internetu i systemów komunikacyjnych.

Obecnie sekunda to czas trwania 9 192 631 770 drgań promieniowania emitowanego przez atom cezu-133 przy przejściu między dwoma poziomami energii. Brzmi jak skomplikowany fizyczny bełkot, ale dzięki temu nasze zegary atomowe są niezwykle dokładne i pomagają w nawigacji, badaniach kosmicznych i nowoczesnych technologiach.

Czy czas cezu się kończy?

Okazuje się jednak, że zegary na bazie cezu nie są już najdokładniejsze. W ostatnich latach to zegary optyczne przejęły prowadzenie, stając się najprecyzyjniejszymi urządzeniami do odmierzania czasu.

Są ponad 100 razy dokładniejsze od zegarów cezowych i opierają się na innej zasadzie działania. Zamiast cezu wykorzystują pierwiastki, takie jak stront czy iterb, których drgania zachodzą przy znacznie wyższych częstotliwościach. Emitują światło widzialne zamiast mikrofalowego, co pozwala podzielić definicję sekundy na około 50 000 razy więcej „tyknięć” niż w tradycyjnych zegarach atomowych. Dzięki temu mierzą czas z niespotykaną precyzją, otwierając nowe możliwości w nauce i technologii.

Paradoks czasu – lepszy zegar, ale stara definicja

Skonstruowanie zegarów optycznych doprowadziło do pewnego paradoksu. Cezowe zegary wciąż definiują sekundę, więc mimo większej precyzji zegary optyczne nie mogą oficjalnie zastąpić dotychczasowego wzorca. Innymi słowy, mamy zegary przyszłości, ale mierzymy czas według zasad z XX wieku.

Dlatego Międzynarodowe Biuro Miar i Wag (BIPM) przygotowało w 2024 roku plan redefinicji sekundy. Według nowych wytycznych nowa definicja musi opierać się na co najmniej trzech niezależnych zegarach optycznych. Powinny one działać w różnych laboratoriach i być regularnie porównywane z innymi typami zegarów. Jeśli postępy będą wystarczające, redefinicja sekundy może nastąpić około 2030 roku, wprowadzając ultradokładny pomiar czasu.

Czy nowa definicja sekundy jest konieczna?

Nie wszyscy naukowcy zgadzają się na zmiany. Niektórzy uważają, że zegary cezowe są wystarczająco dokładne, a redefinicja sekundy nie przyniesie natychmiastowych korzyści.

„Tak naprawdę nie będziemy czerpać żadnych korzyści z natychmiastowej zmiany” – mówi Nils Huntemann z Physikalisch-Technische Bundesanstalt, cytowany przez Scientific American.

Inni podkreślają, że to wręcz obowiązek nauki – skoro istnieją lepsze narzędzia pomiarowe, powinniśmy z nich korzystać. Proces wyboru nowego standardu nie będzie łatwy, ale jedno jest pewne: dokładniejsze zegary oznaczają nowe możliwości w nauce, technologii i naszym codziennym życiu.

Co zmieni precyzyjniejsza sekunda?

Nowe zegary optyczne mogą zrewolucjonizować wiele dziedzin. Usprawnią GPS i systemy nawigacyjne, redukując błędy lokalizacji – kluczowe dla autonomicznych pojazdów i lotnictwa. Umożliwią precyzyjne monitorowanie zmian klimatu, mierząc poziom oceanów i topnienie lodowców. Poprawią synchronizację w bankowości i sieciach komputerowych, zmniejszając ryzyko błędów w transakcjach finansowych. Przyspieszą rozwój technologii 5G i przyszłych systemów komunikacyjnych. W kosmosie pozwolą na dokładniejszą nawigację sond i badanie fal grawitacyjnych, otwierając nowe możliwości w eksploracji wszechświata. Definicja sekundy stanie się jeszcze bardziej precyzyjna, wpływając na technologie przyszłości.

Choć dla zwykłego użytkownika zmiana może wydawać się niezauważalna, w świecie nauki redefinicja sekundy może oznaczać początek nowej ery precyzyjnego pomiaru czasu.

Polecamy: Ciemna energia może nie istnieć. Nowa teoria ekspansji Wszechświata

Uważasz, że poruszamy ciekawe tematy?

Sprawdź, czego możesz spodziewać się w trakcie spotkania z nami na żywo. Już 5 kwietnia w Bielsku-Białej kolejna edycja konferencji Holistic Talk.

Organizowane przez redakcję Holistic News wydarzenie to możliwość wysłuchania wystąpień ze sceny. Mówcami edycji 2025 roku będą m.in.: dr Monika Wasilewska (psycholog), dr Tomasz Witkowski (psycholog), Marcin Możdżonek (sportowiec i myśliwy), Jacek Piekara (pisarz) i wielu innych. Pełny program znajdziesz TUTAJ.

Zostały już ostatnie miejsca na naszą konferencję. A bilety są w wyjątkowej cenie 209 zł. Z kodem: HNHT2 czytelnicy Holistic News otrzymują dodatkowo 33% zniżki od aktualnej ceny.

Do zobaczenia w Cavatina Hall w Bielsku-Białej!
Redakcja Holistic News