Какво е секунда и как ще се промени в бъдеще?

Независимо дали става въпрос за тиктакането на часовник или за променящото се число на цифровия дисплей, тази основна единица за време описва ритъма на нашия живот и е в основата на почти всички научни измервания.

Но какво представлява секундата?

Определението, което използваме днес, е прието на световно ниво през 1967 г. Секундата е „времето, което отнема да се случат 9 192 631 770 периода на лъчение, съответстващи на прехода между двете хиперфини нива на основното състояние на атома цезий-133“. Накратко, атом се поставя в специфично възбудено състояние и в крайна сметка се връща към основното си състояние.

Този преход, това връщане, може да се използва за направата на филтър в микровълновия диапазон. Като се има предвид високата му стабилност и предсказуемост, този филтър може да се използва за поддържане на ритъм. Именно този ритъм е в основата на много точните атомни часовници. Определението беше частично актуализирано през 2018 г., но все още се основава на хиперфиния преход на атома цезий-133.

Секундата и нейната дефиниция са основополагащи за метрологията, науката за измерване на нещата. Всъщност метърът, килограмът, амперът, келвинът и канделата (единица за измерване интензитета на светлината), зависят от определението за секундата.

Предефиниране

Макар че определението си рабноти чудесно от много десетилетия, изследователите разглеждат възможността да го подобрят още повече. Технологичните пробиви в областта на оптичните атомни часовници осигуряват прецизност, далеч надхвърляща тази, която би могъл да получи класическият цезиев часовник.

„Като общ принцип определенията за единиците на SI (Международната система единици, от френски: Système international d’unités) трябва да се основават на методите, които ще предоставят най-малка неопределеност при измервания за всички вторични величини, базирани на тези единици“, заявява д-р Лиз Донли, ръководител на отдела за време и честота на Националния институт за стандарти и технологии.

„Оптичните стандарти за честота са достигнали ниво, при което могат да извършват измервания на честотата, които са 100 пъти по-точни от измерванията, които се извършват с помощта на цезий.“

Потенциалното предефиниране е на дневен ред, вероятно през 2030 г., но има няколко строги изисквания, които трябва да бъдат постигнати, преди това да се случи, включително възможността за изпращане на точната предефинирана секунда по оптични влакна, например.

Това може и да не промени начина, по който измерваме моментите от живота си, но ще бъде изключително важно в науката. Все едно да имате ръчен часовник, който не губи нито секунда, дори когато е оставен да работи в продължение на милиарди години.