Aby dokładnie zmierzyć upływ czasu, najlepiej zbudować solidny zegar atomowy. Postaramy się w kilku krokach opisać, jak skonstruować taki chronometr przy użyciu dostępnych powszechnie sprzętów kuchennych.
1
Przede wszystkim potrzebny będzie niełatwy do zdobycia pierwiastek – cez. Rozpoznamy go po tym, że wystawiony na działanie powietrza pokrywa się szaroniebieskim nalotem. Dla pewności sprawdźmy jeszcze jego reakcję z wodą – powinna być wybuchowa. Jeżeli eksplozja nie nastąpi, podejrzewać możemy, że to nie cez, tylko resztki zupy, a nalot to pleśń. Nie przejmujmy się tą drobną różnicą.
2
Cez należy podgrzać. Użyjmy do tego garnka z pokrywką – koniecznie musi mieć ona dziurkę. W temperaturze pokojowej cez występuje w stanie ciekłym, ale pod wpływem ciepła zmieni się w gaz i zacznie ulatniać się przez otworek. (Ponieważ zamiast cezu użyliśmy zupy, nie musimy zawracać sobie głowy zapalaniem gazu, bo i tak nic to nie da).
3
Podczas podgrzewania niektóre atomy cezu zostaną wzbudzone (naładowane). Musimy je jakoś oddzielić, bo będą nam przeszkadzać. W tym celu naprowadźmy cezowy cug pomiędzy dwa magnesy. Jakich magnesów użyć? Wypróbowałem wszystkie ze swojej lodówki i najlepiej sprawdziły się wieża Eiffla oraz zielona kamienica ormiańska z Zamościa.
4
Wzbudzone atomy kierujmy w stronę kosza na śmieci, a niewzbudzone – do kuchenki mikrofalowej, gdzie będziemy je wzbudzać przy użyciu mikrofal. Niestety, kuchenki dostępne w sprzedaży mają na stałe ustawioną częstotliwość fali na 2,45 GHz. My potrzebujemy innej częstotliwości oraz opcji jej regulacji. Trudno, wyobraźmy sobie, że mamy odpowiednią maszynę i przejdźmy już dalej.
5
Interesująca nas częstotliwość mikrofal to około 9,192631770 GHz, czyli 9 192 631 770 herców. Dokładność jest tu bardzo ważna i każdy konstruktor cezowych zegarów atomowych musi znać tę długą liczbę na pamięć lub przynajmniej mieć ją zapisaną długopisem na dłoni. Jest to częstotliwość, która wzbudza atomy cezu.
6
Strumień atomów musi trafić pomiędzy kolejne dwa magnesy. Tym razem te niewzbudzone zostaną odrzucone, wzbudzone zaś uderzą w detektor. Ponieważ w kuchni nie ma sprzętu, który może posłużyć za detektor, możemy użyć w tej roli własnego nosa.
7
W idealnej sytuacji wszystkie atomy cezu przelatujące przez mikrofale powinny być wzbudzone. Jeżeli detektor, czyli nasz nos, wyczuwa jakieś przerwy w strumieniu, znaczy to, że nie dostroiliśmy kuchenki mikrofalowej idealnie do częstotliwości 9 192 631 770 herców. Wówczas należy nieco skorygować częstotliwość.
8
Jeżeli zaś wzbudzone atomy płyną bez przeszkód, to znaczy, że częstotliwość fali wynosi dokładnie 9 192 631 770 herców – czyli nasz zegar tyka 9 192 631 770 razy na sekundę. Co ważne, jeśli zacznie się spóźniać lub śpieszyć, sam zauważy swój błąd i go skoryguje. W sumie szacować można, że zegar atomowy nie pomyli się bardziej niż o sekundę w ciągu miliarda lat.
9
Ale nie możemy czekać miliard lat, żeby to sprawdzić. Musimy się pośpieszyć i sprzątnąć kuchnię, zanim wrócą rodzice. Szczególnie ważne, żeby magnesy przyczepić na lodówce dokładnie w tych samych miejscach, w których były. W przeciwnym razie dorośli mogą zorientować się, że podczas ich nieobecności zbudowaliśmy zegar atomowy.
Czytaj również:
