Миг, сърдечен удар  – това са начини, по които се опитваме да измерим една секунда с тялото си. Независимо дали става дума за тиктакането на часовник или за променящо се число на цифров дисплей, основната единица за време описва ритъма на живота ни и стои в основата на почти всички научни измервания. Но какво всъщност е една секунда?

Дефиницията, която използваме днес, е приета на световно ниво през 1967 г. Една секунда е „времетраенето на 9 192 631 770 периода на радиацията, съответстваща на прехода между двете хиперфини нива на основното състояние на атома цезий-133.“ Казано по-просто, възможно е да се възбуди атом до конкретно енергийно състояние, от което той в даден момент ще се върне в основното си състояние.

Този преход може да се използва за създаване на високоточен филтър в микровълновия диапазон. Благодарение на изключителната си стабилност, такъв филтър може да „удържа ритъма“. Именно това е основата на изключително точните атомни часовници. През 2018 г. дефиницията беше частично обновена, но тя все още се основава на хиперфиния преход в атома на цезий-133.

Секундата и нейната дефиниция са фундаментални за метрологията – науката за измерванията. Всъщност метърът, килограмът, амперът, келвинът и канделата – съответно единици за дължина, маса, електрически ток, температура и светлинна интензивност – всички зависят от дефиницията на секундата.

Въпреки че досегашната дефиниция служи отлично в продължение на десетилетия, изследователи разглеждат възможността тя да бъде допълнително усъвършенствана. Технологични пробиви в областта на оптичните атомни часовници водят до прецизност, която надхвърля значително тази на класическите цезиеви часовници – включително създаването на най-бързия часовник и нови методи за конструиране на тези уреди.

„Като общ принцип, дефинициите на SI единиците трябва да се базират на методите на измерване, които водят до най-ниска несигурност при всички производни измервания, извършвани въз основа на тези единици“, казва д-р Лиз Донли, ръководител на отдела по време и честота в Националния институт по стандарти и технологии (NIST).

„Оптичните честотни стандарти вече достигнаха ниво, при което могат да извършват измервания на честота, които са 100 пъти по-точни от тези, базирани на цезия.“

Потенциална нова дефиниция на секундата е в обсъждане и може да бъде приета около 2030 г., но преди това трябва да бъдат изпълнени няколко строги изисквания – например способността новоопределената секунда да се предава с висока точност чрез оптични влакна.

В ежедневието това няма да промени начина, по който измерваме миговете от живота си, но за науката ще има огромно значение. Това би било все едно да разполагаме с ръчен часовник, който не изостава дори за милиарди години.

Превод: GlasNews.bg