Ultimo aggiornamento: 02/04/2024
Stabilire l’ora esatta con precisione assoluta è davvero complicato, per farlo in modo quanto più preciso possibile, dal 1949 si fa uso dell’orologio atomico, ovvero si utilizza uno strumento in grado di restituire il tempo in funzione della frequenza di risonanza di un atomo.
A intuire che le transizioni di stato dell’atomo potessero essere impiegate come base per misurare il tempo fu Kelvin nel 1879. Nel 1913, Niels Bohr, invece, stabilì che gli elettroni che ruotano intorno al nucleo dell’atomo, cambiano la loro orbita con precisi “salti quantici” e che questi avvengono con una frequenza estremamente stabile definita come frequenza di risonanza dell’atomo.
Il primo orologio atomico fu sperimentato nel 1949 presso il National Bureau of Standards, nel Maryland; bisognerà invece attendere il 1955 per sperimentare il primo modello abbastanza accurato, basato su transizioni di livelli energetici dell’atomo di cesio, installato a Londra presso l’osservatorio di Greenwich.
Nel 1967 fu stabilita la definizione del secondo sulla base del tempo atomico, ovvero fu stabilito che il secondo corrispondeva a 9.192.631.770 cicli della transizione di struttura iperfine tra due livelli dell’atomo di cesio-133 (l’unico isotopo naturale e stabile del cesio) elemento sfruttato per questo scopo per via della sua struttura atomica semplificata. Un orologio atomico siffatto arriva a perdere 1 secondo di precisione ogni 150 milioni di anni.
Sono tutt’ora in sperimentazione orologi atomici che, impiegando lo stronzio (38Sr) a stato gassoso – che sostituisce il cesio – garantiscono un errore ancora più infinitesimale: un solo secondo perso ogni 90 miliardi di anni; nella fattispecie, studiosi dell’Università del Colorado hanno messo a punto un orologio atomico in una microstruttura cubica mantenuta a -273 °C, un passo dietro lo zero assoluto (-273,15 °C). Per ottenere una scansione del tempo super precisa, il “cubo” è stato fatto attraversare da un fascio laser, rilevando le oscillazioni degli elettroni degli atomi di stronzio, eccitati dall’energia del laser stesso.
Ora esatta, l’orologio atomico in Italia
Anche l’Italia ospita un orologio atomico coordinato con gli altri atomici presenti in tutto il mondo; si trova installato presso l’Istituto Galileo Ferraris di Torino, il suo segnale regola l’ora ufficiale di tutto il nostro Paese ed era alla base del segnale orario trasmesso ogni giorno dalle frequenze di Radio Rai fino al 2016 quando, l’era delle trasmissioni digitali, che possono avere ritardi anche di alcuni secondi, ha mandato in pensione il segnale radiotrasmesso, non più adatto a garantire una scansione accurata del tempo.
L’organo deputato in Italia a stabilire l’ora esatta è l’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, nato nel 2006 dalla fusione tra l’Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferraris e l’Istituto di Metrologia Gustavo Colonnetti.
