[FONT="]TỪ ĐƠN VỊ THỜI GIAN THIÊN VĂN ĐẾN ĐƠN VỊ THỜI GIAN NGUYÊN TỬ[/FONT]
Đơn vị đo thời gian trong hệ đơn vị quốc tế là giây ( s) có bội số là phút, giờ, ngày, tháng, năm.
Từ thời trước Công Nguyên, người ta thấy rằng ở hiện tượng nhật động, các thiên thể mọc ở phía Đông, lặn ở phía Tây có chu kỳ một ngày. Một ngày chia ra 24 giờ, mỗi giờ có 60 phút, mỗi phút có 60 giây, như vậy một ngày có 86 400 giây. Đến thế kỷ XVII, người ta biết Trái đất chuyển động quanh Mặt trời theo quỹ đạo elip gần tròn. Theo định luật III Kê – ple, khi Trái đất chuyển động ở cận điểm ( gần Mặt trời nhất) có vận tốc trên quỹ đạo lớn nhất, khi ở viễn điểm( xa Mặt trời nhất) có vận tốc bé nhất, nên ở trên Trái đất ta thấy Mặt trời dịch chuyển trên hoàng đạo không đều. Hơn nữa, hoàng đạo nghiêng với xích đạo một góc 23º 27’.
Các điểm trên xích đạo trời quay đều trên thiên cầu quanh trục vũ trụ ở điểm Xuân phân hay Thu phân ( hai giao điểm của hoàng đạo và xích đạo), khi chiếu lên xích đạo được một cung bé hơn. Trái lại, ở gần điểm Hạ chí ( 22 tháng 6) hay Đông chí ( 22 tháng 12) một cung hoàng đạo khi chiếu lên xích đạo được một cung lớn hơn. Vì vậy, độ dài trong một năm không đều nhau, nên phải dùng ngày trung bình là độ dài trung bình của tất cả các ngày trong một năm và có định nghịa đơn vị đo thời gian là giây như sau.
1 giây là khoảng thời bằng 1/86 400 ngày mặt trời trung bình.
Vào giữa thế kỷ XX, các đồng hồ thạch anh ra đời có độ chính xác rất cao, người ta phát hiện thấy rằng Trái đất đang quay chậm dần, tuy sự chậm này vô cùng bé, sau khoảng 100 năm độ dài của ngày tăng thêm vài phần mười giây. Hội nghị Quốc tế năm 1955 đã quyết định: 1 giây là khoảng thời gian bằng 1 phần 31 556 925,975 độ dài năm Xuân phân 1 900,0 Năm Xuân phân là khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp Mặt trời đi qua điểm Xuân phân. Do hiện tượng tiến động ( tuế sai) điểm Xuân phân có thay đổi, nên phải ghi rõ năm Xuân phân 1 900,0. Sau khi có đồng hồ thạch anh với độ chính xác, người ta đã chế tạo đồng hồ nguyên tử hay chuẩnt ần số nguyên tử. Đó là một hệ thống thiết bị có dao động tử thạch anh được chế ngự bởi tần số gây nên do sự chuyển trạng thái nguyên tử. Một tinh thể thạch anh khi cắt ra thành những bản theo hướng xác định, sẽ có tính chất đặc biệt. Nếu nén nó một cách tuần hoàn, trên hai mặt của bản thạch anh sẽ xuất hiện các điện tích. Nếu đặt vào hai mặt của bản một hiệu điện thế biến thiên tuần hoàn thì bản ấy sẽ dao động với tần số lớn, nên được dùng làm dao động từ, là bộ phận cơ bản của đồng hồ thạch anh.
Các đồng hồ nguyên tử đầu tiên là đồng hồ Xesi ( Cs) hay đồng hồ phân tử amoniac (NHᵌ) được kích thích bằng các sóng điện từ có bước sóng 3, 26 cm hay 1,26 cm. Photon các sóng này đáp ứng sự cộng hưởng dao động của các nguyên tử hay phân tử. Tần số dao động từ thạch anh cỡ 100 kHȥ, gây ra cộng hưởng dao động tử nguyên tử Xesi có tần số 9 192 631 770 Hȥ. So với các chất khác, nguyên tử Xesi có nhiều ưu điểm: ổn định lâu dài, có độ chính xác cao, chẳng hạn với khoảng thời gian khảo sát một giây sai tương đối là 10̄ ¹², từ một ngày đến một tháng là 10̄ 14. Từ ngày 1 tháng 1 năm 1964, nhiều nước đã dùng thời gian nguyên tử. Theo thỏa ước Quốc tế ký hiệu là IAT ( International Atomic Time) với định nghĩa: Thời gian do cơ quan đo lường Quốc tế xử lý trên cơ sở số chỉ của các đồng hồ nguyên tử làm việc ở các phòng thí nghiệm khác nhau. Độ dài của đôn vị đo thời gian này rất phù hợp với độ dài của giây trong hệ thống đơn vị quốc tế ( SI) ứng với một điểm cố định trên Trái đất ở độ cao ngang mặt biển.
Như vậy, một giây thời gian nguyên tử cũng bằng một giây hệ đơn vị SI, là khoảng thời gian tương ứng với với dao động tử Xesi thực hiện 9 192 631 770Hȥ.
Nguồn NXBGD.
