الساعة الذرية(ساعة السيزيوم)

الساعة الذرية
atomic clock
أحد أنواع الساعات التي تعتمد تردد [فقط الأعضاء المسجلين والمفعلين يمكنهم رؤية الوصلات . إضغط هنا للتسجيل][فقط الأعضاء المسجلين والمفعلين يمكنهم رؤية الوصلات . إضغط هنا للتسجيل] لضبط الوقت.
تعتبر الساعات الذرية أدق ساعات توقيت حتى الآن حيث يصل مقدار الخطأ ثانية كل 3 ملايين سنة تقريبا وفقا للإحصائيات الحديثة, الامر الذي جعل منها معيارا للتوقيت العالمي.

فكرة عمل الساعة

مضخم إشارات هيدروجيني يستعمل في الساعة الذرية.

تعتمد فكرة عمل الساعات الذرية على الاشعاع الراديوي ضمن نطاق الميكرويف للذرات وليس كما يعتقد البعض على النشاط الإشعاعي.
تنجم هذه الإشارات الراديوية عن تغير مستويات الطاقة في الذرة وبالتحديد عند انتقال الإلكترونات من مستوى أعلى إلى مستوى أدنى.
يعتبر عنصر [فقط الأعضاء المسجلين والمفعلين يمكنهم رؤية الوصلات . إضغط هنا للتسجيل] من أوائل العناصر التي استعملت في الساعات الذرية حين تم الاتفاق على تعريف [فقط الأعضاء المسجلين والمفعلين يمكنهم رؤية الوصلات . إضغط هنا للتسجيل] عام 1967 على انها الفترة اللازمة لـ9,192,631,770 ذبذبة كاملة (دورة) من الاشعاع الذي يقابل انتقال الالكترونات بين مستويين من الطاقة في ذرة السيزيوم-133.
مع أن هذا التعريف قد تم الإستعاضة عنه [فقط الأعضاء المسجلين والمفعلين يمكنهم رؤية الوصلات . إضغط هنا للتسجيل] بسبب النظرية النسبية إلا أن التعريف التقليدي لا زال صحيحا كون القياسات مستخدمة في اطار المجموعة الشمسية (نفس [فقط الأعضاء المسجلين والمفعلين يمكنهم رؤية الوصلات . إضغط هنا للتسجيل]).


يمكن فهم الجزء المبسط في عمل الساعة الذرية كما يلي
تحتوي الساعة الذرية على فجوة معدنية تتناسب مع موجات الميكروويف, بها غاز. هذه الفجوة قابلة للضبط بدقة عالية بحيث تتناسب مع اضخم إشارة تردد ناشئة داخل الفجوة ويبدأ الرنين المتذبذب بالنمو.
تستغرق هذه العملية بعض الوقت حتى تستقر عملية الرنين الترددي وتصبح الساعة الذرية جاهزة للعمل على الدوام.
في الواقع هناك تعقيدات كثيرة في تصميم دوائر التحكم في الساعة الذرية ومالشرح السابق الا تلميح بسيط لمبدأ العمل.
أشهر أنواع الساعة الذرية هي ساعة السيزيوم, ساعة [فقط الأعضاء المسجلين والمفعلين يمكنهم رؤية الوصلات . إضغط هنا للتسجيل] وهي اقل دقة من ساعة السيزيوم ولكن بالمقابل ارخص بكثير.
تصل قيمة الساعة الذرية المصممة بالسيزيوم إلى آلاف الدولارات بينما يمكن للساعة الذرية المصممة من الروبيديوم ان تتوفر للشركات بمبالغ تصل إلى 200 دولار اميريكي.
تطورت دقة الساعة الذرية منذ الستينات حتى اليوم, كانت الدقة حوالي 10-9 (خطأ ثانية كل 300 سنة) حتى أصبحت 10-14 (خطأ ثانية كل 3 ملايين سنة)مع بداية الالفية الثانية.
أما الاحجام فما زالت كبيرة نوعا ما حيث ان اصغر الاحجام الممكنة حوالي (10سم×10سم×10سم). من ناحية أخرى, تستهلك هذه الساعات قدرة لاتتجاوز المائة ميلي وات.

تطبيقات
تستعمل الساعة الذرية في الكثير من خوادم الوقت Time Servers وهي نوعان, الأول به ساعة ذرية مستقلة (باهض الثمن) بينما الأخير يستطيع اعادة ضبط الوقت عبر اقمار الجي بي اس الصناعية [فقط الأعضاء المسجلين والمفعلين يمكنهم رؤية الوصلات . إضغط هنا للتسجيل].
كما أنها تستعمل في التطبيقات التي تتطلب مقاييس زمنية غاية في الدقة مثل اقمار تحديد الاحذاثيات [فقط الأعضاء المسجلين والمفعلين يمكنهم رؤية الوصلات . إضغط هنا للتسجيل], الاتصالات السلكية واللاسلكية والشبكات الضوئية.

[فقط الأعضاء المسجلين والمفعلين يمكنهم رؤية الوصلات . إضغط هنا للتسجيل]

شكراً على المعلومات القيمة

بارك الله فيك

[فقط الأعضاء المسجلين والمفعلين يمكنهم رؤية الوصلات . إضغط هنا للتسجيل]

لاحظ هنري بكرل في عام 1896 م .. أن بعض المعادن في الصخور تحتوي على عناصر ذات نشاط إشعاعي .

وقد جرت دراسات وأبحاث على هذه العناصر ، فوجد أنها غير مستقرة ، وبمرور الزمن تتغير إلى عناصر أخرى أكثر ثباتا عن طريق تفكك الجسيمات الموجودة في نوى هذه العناصر .

ويتم الانحلال الإشعاعي تلقائيا وبمعدل ثابت ، وذلك بانطلاق طاقة من نواة العنصر وانبعاث أشعة مؤلفة من جسيمات متسارعة ( دقائق ألفا ، وبيتا ) أو أشعة كهرومغناطيسية كأشعة جاما ..

ويختلف معدل الانحلال بين نظير عنصر ونظير عنصر آخر ، ويتطلب تحول العنصر المشع إلى عنصر غير مشع فترة زمنية يطلق عليها نصف الحياة .



نصف الحياة : هو الزمن الذي يستغرقه انحلال نصف عدد ذرات نظير مشع

فمثلا نصف الحياة لعنصر الراديوم224 هو 1620 سنة تقريبا .

فإذا وجد جرام واحد من الراديوم في عينة صخر ، يبقى منه نصف جرام بعد 1620 سنة ..

وربع جرام بعد 1620 سنة أخرى ... وهكذا


وهذه بعض الساعات النووية المستعملة لتحديد أعمار الصخور :

العنصر المشع العنصر المتحول له
اليورانيوم 238 >>> الرصاص 206 ............. نصف الحياة = 4.5 × 10^9 سنة
اليورانيوم 235 >>> الرصاص 207 ............. نصف الحياة = 0.71 × 10^9 سنة
البوتاسيوم 40 >>> الأرجون 40 ............ نصف الحياة = 1.3 × 10^9 سنة
الروبيديوم 87 >>> سترونشيوم 87 ........... نصف الحياة = 47 × 10^9 سنة
الكربون 14 >>> النيتروجين 14 ............ نصف الحياة = 5770 سنة

شكراً لك

جزاك الله خيراً

بارك الله فيك