الساعات الذرية وأهميتها في حياتنا اليومية

المهندس أمجد قاسم

كاتب علمي

          يعتبر قياس الوقت بدقة عالية احد أهم الإنجازات التي حققها الإنسان في القرن الماضي ، فتحديد بداية الأشهر والسنوات وضبط التوقيت العالمي أمور في غاية الأهمية .

          لقد تم قياس الوقت وضبطه منذ وجود الإنسان على سطح الأرض ، حيث تم تشيد الكثير من المراصد الفلكية واختراع العديد من الأدوات والوسائل والأجهزة لتحديد وتقدير الزمن بشكل دقيق.

          وتعتبر الساعات الذرية Atomic Clocks  من أحدث وأكثر أجهزة ضبط الوقت دقة ، وقد توصل إلى مبدأ عملها بروفيسور الفيزياء ( إيزادور رابي ) من جامعة كولومبيا في عام 1945 ، معتمدا على تقنية قام بتطويرها في ثلاثينيات القرن الماضي أسماها الشعاع الذري للرنين المغناطيسي ، و تم إنجاز وبناء أول ساعة ذرية في عام 1949 والتي استخدم فيها جزئ الأمونيا كمصدر للتذبذب ، وبعدها وفي عام 1952 تم استخدام السيزيوم وهو العنصر الشائع في الساعات الذرية الحالية.

          ويقوم المبدأ العام لهذا النوع من الساعات العالية الدقة والتي يصل مجال الخطأ فيها ثانية واحدة لكل مليون سنة ، على مبدأ التذبذب بين نواة ذرة عنصر ما والإلكترونات المحيطة بها ، حيث تتميز كل ذرة لأي عنصر بذبذبة خاصة وبعدد معين من الترددات ، فيكون بعضها على طول الموجة الراديوي والآخر في الطيف المرئي أو بين الاثنين .

 

NBS-6 إحدى أكثر الساعات الذرية دقة في العالم وبخطأ يصل إلى ثانية واحدة كل 300 ألف سنة .

 

أنواع الساعات الذرية

بالرغم من أن المبدأ العام لكافة الساعات الذرية واحد ، إلا أن العناصر الكيميائية الداخلة فيها مختلفة ، فمع بداية ظهور هذا النوع من الساعات تم استخدام الأمونيا ، ثم ظهرت ساعات السيزيوم 133 الذرية وهي الأكثر انتشارا وتصل دقتها إلى أفضل من ثانية لكل مليون سنة ، كما تم استخدام عناصر كيميائية أخرى مثل الهيدروجين والروبيديوم وغيرها .

 

NIST-7 أكثر دقة من ساعة NBS-6 بعشرين مرة

 

استخدامات الساعات الذرية

تلعب الساعات الذرية دورا هاما في حياتنا اليومية ، فبواسطتها يتم ضبط تزامن شبكة الإنترنت في شتى أنحاء العالم وتشغيل نظام الملاحة العالمي ونظام تحديد الموقع GPS والذي يحدد المواقع بواسطة الأقمار الصناعية ، كما تلعب هذه الساعات دورا هاما جدا في تحديد مواقع الأجرام السماوية ومتابعة حركة المركبات الفضائية وتحديد الوقت اللازم لتحرك الكواكب والنجوم وحدوث بعض الظواهر الفلكية.

          إن استخدامات هذه الساعات لا يمكن حصرها ، فعن طريقها يتم ضبط شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية وشبكات توزيع ونقل الطاقة الكهربائية وضبط حركة المواصلات العامة وحركة الطائرات عالميا بدقة عالية وأمان .