LA RIVOLUZIONE DEGLI ORLOGI AL CESIO

Con gli orologi atomici al cesio oggi è possibile misurare il tempo in modo del tutto impensabile nei tempi passati. L’invenzione di questi strumenti costituisce una vera rivoluzione in quanto le variazioni di frequenza possono portare al massimo un errore di un secondo in un milione di anni o forse più. Altra proprietà degli orologi atomici è che ci danno un tempo assoluto. Con questo intendiamo che il funzionamento degli orologi atomici dipende solo dalle proprietà di particolari atomi che  sono tutti identici e quindi non dipende dal luogo dove si trova lo strumento.

Ogni volta che si costruisce un orologio, basato su questi atomi, la frequenza sarà quella che ci si aspetta. Se in due laboratori distanti fra loro si realizzano due orologi al cesio, non c'è bisogno di operazioni speciali per metterli d'accordo, vanno all’unisono già di per sé: perché sfruttano una transizione dell'atomo di Cesio. Gli atomi di Cesio a Roma oppure a Tokyo o sulla Luna, sono uguali: tutte le frequenze di transizione sono le stesse, per cui ogni orologio, per conto proprio, è già un campione di frequenza, cosa che non poteva essere vera per un orologio a pendolo e neanche per un orologio al quarzo. L’oscillazione del pendolo dipende, oltre che dalla sua lunghezza, anche dalla temperatura ed anche dalla latitudine del luogo. Questo avviene anche per il quarzo: cioè se si fabbricano due barrette di quarzo non possiamo essere sicuri che siano perfettamente uguali.

Oggi gli scienziati che studiano la relatività e quindi le piccole variazioni di tempo usano gli orologi atomici perché sono certi dell'assoluta precisione di questi strumenti in qualsiasi situazione. Detto in altri termini: se un orologio atomico non è in accordo con un altro orologio atomico, che si trova in un posto diverso, significa che il tempo è rallentato o  accelerato a seconda della situazione in cui si trova uno o l'altro dei due orologi.

I primi orologi di questo tipo perfettamente funzionanti furono realizzati verso il 1960. L'uso di questi precisi misuratori di tempo ha portato nel 1967 alla definizione del “secondo standard” che è stata agganciata alla radiazione emessa dal Cesio-133 quando si ha una transizione tra due livelli energetici.  

Però dal 1972, data dell'introduzione del "tempo atomico”,  si è notato che alle volte la rotazione terrestre rallenta: è successo ventisei volte. Di conseguenza gli scienziati sono stati costretti, anche se malvolentieri, non potendo correggere il moto della Terra, ad adeguare gli orologi atomici al tradizionale orario planetario che invece si determina dalla rotazione della Terra intorno al Sole!