Il Tempo Atomico

Fino alla prima meta' del 1900, le misure di tempo col maggior grado di precisione venivano effettuate per mezzo di osservazioni astronomiche. Questa situazione cambio' nel 1955, quando venne realizzato il primo orologio atomico al cesio, dopo due decenni di ricerche in diversi laboratori scientifici. Oggi esistono diversi tipi di orologi atomici basati su diversi elementi naturali come il cesio e l'idrogeno, che hanno diversi principi di funzionamento. Tutti, pero', sfruttano la comune proprieta' che hanno gli atomi, se posti in opportune condizioni, di assorbire ed emettere radiazioni elettromagnetiche ad una sola frequenza estremamente stabile nel tempo. Semplificando, si puo' dire che l'orologio atomico e' un dispositivo elettronico che misura il tempo contando le oscillazioni dell'atomo.

La precisione nel lungo termine ottenibile dai moderni orologi atomici al cesio (il tipo piu' diffuso) e' migliore di un secondo ogni milione di anni. Gli orologi atomici all'idrogeno hanno una precisione nel breve termine (una settimana) circa 10 volte superiore a quelle degli orologi al cesio. Dunque, gli orologi atomici hanno aumentato di circa 1 milione di volte la precisione della misura del tempo, rispetto alle misure effettuate con osservazioni astronomiche.

Questa enorme superiorita' di precisione porto' nel 1967 durante la 13ª Assemblea Internazionale dei Pesi e delle Misure all'adozione di una nuova definizione dell'unita' fondamentale di tempo del Sistema Internazionale (SI): il secondo SI, detto anche secondo atomico. Il secondo atomico venne definito come l'intervallo di tempo necessario al compimento di 9.192.631.770 oscillazioni dell'emissione dell'atomo di cesio 133 eccitato in modo oppurtuno. Il numero delle oscillazioni fu stabilito eguagliando la durata del secondo atomico alla durata del secondo medio del tempo universale, misurato con le osservazioni astronomiche della rotazione terrestre nell'anno 1900.

I circa 60 laboratori che oggi si dedicano alla metrologia del tempo nel mondo, dispongono complessivamente di alcune centinaia di orologi atomici su cui basare la misura del tempo. Dall'insieme delle misure di tempo di questi orologi, l'Ufficio Internazionale dei Pesi e delle Misure (BIPM) calcola a posteriori con metodi statistici di minimizzazione degli errori il tempo atomico internazionale (TAI) che ha come unita' di misura il secondo atomico. Il tempo TAI e' utilizzato dai laboratori di misura del tempo per verificare ed aggiustare la scala di tempo dei propri orologi atomici.

Altre informazioni

Il Master Clock degli Stati Uniti
Il sistema di orologi atomici che da' il tempo ufficiale degli Stati Uniti.

L'orologio atomico NIST -7
L'orologio atomico al cesio di riferimento presso il National Institute of Standards and Technology negli Stati Uniti.

F. Pollastri - Il tempo di Internet