Istoricul Definiției Secundei
Secunda este una dintre cele șapte unități fundamentale ale Sistemului Internațional (SI), stând la baza măsurării timpului în știință, tehnologie și viața de zi cu zi. Totuși, modul în care o definim s-a schimbat dramatic de-a lungul istoriei, trecând de la mișcarea stelelor la vibrația atomilor.
Inițial, omenirea nu avea nevoie de precizie la nivel de secundă. Ziua și noaptea, sau poate orele solare, erau suficiente. Diviziunea orei în 60 de minute și a minutului în 60 de secunde (sistemul sexagesimal) ne parvine de la babilonieni, dar secunda ca unitate fixă de timp este o invenție relativ modernă, apărută odată cu ceasurile mecanice precise.
Definiția Astronomică (Înainte de 1967)
Până la jumătatea secolului XX, secunda era definită în termeni astronomici:
Definiția Veche
Secunda este fracțiunea 1/86.400 dintr-o zi solară medie.
Ziua solară medie este durata medie a rotației Pământului față de Soare. Problema? Rotația Pământului nu este constantă. Mareele, mișcările tectonice și influența Lunii încetinesc treptat planeta. Asta însemna că "secunda" se lungea imperceptibil de la an la an.
Pentru o precizie mai mare, astronomii au trecut în 1956 la "secunda efemeridelor", bazată pe revoluția Pământului în jurul Soarelui (anul tropic), nu pe rotația sa axială. A fost un pas înainte, dar măsurarea era dificilă și lentă.
Revoluția Atomică (1967)
Odată cu inventarea ceasurilor atomice în anii '50, oamenii de știință au realizat că atomii oferă o "bătaie de inimă" mult mai stabilă decât rotirea oricărei planete. Electronii dintr-un atom oscilează între niveluri de energie cu o frecvență fixă, determinată de legile mecanicii cuantice.
În 1967, la cea de-a 13-a Conferință Generală de Măsuri și Greutăți (CGPM), s-a adoptat definiția atomică, decuplând timpul civil de mișcarea Pământului.
Standardul Actual: Cesiul-133
Definiția oficială a secundei în Sistemul Internațional de Unități este:
Definiția Oficială SI
Secunda este durata a exact 9.192.631.770 perioade ale radiației corespunzătoare tranziției între cele două niveluri hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu-133.
De ce 9.192.631.770? Acest număr a fost ales pentru că acea cantitate de oscilații ale cesiului corespundea cel mai bine cu durata secundei astronomice de la acea vreme (secunda efemeridelor). Astfel, s-a asigurat continuitatea istorică, dar s-a câștigat o stabilitate absolută.
De ce Cesiul?
Izotopul de Cesiu-133 a fost ales pentru că:
- Este un element stabil și nu radioactiv.
- Are o frecvență ridicată (în domeniul microundelor, cca 9.19 GHz), permițând o rezoluție fină.
- Este relativ ușor de vaporizat și detectat într-un tub de vid magnetic.
Viitorul: Ceasurile Optice
Deși definiția bazată pe Cesiu a servit omenirea timp de peste jumătate de secol, fizica nu stă pe loc. Cercetătorii au dezvoltat acum "ceasuri optice" care folosesc atomi precum stronțiul, ytterbiumul sau ionii de aluminiu.
Acestea operează la frecvențe optice (lumina vizibilă), care sunt de zeci de mii de ori mai rapide decât frecvențele microundelor cesiului. Aceasta înseamnă că "ticul" ceasului este mult mai fin, permițând o precizie de până la 100 de ori mai mare decât standardul actual.
Este foarte probabil ca în următorul deceniu (până în 2030-2035), secunda să fie redefinită din nou, bazându-se pe unul dintre acești noi atomi. Aceasta va permite o sincronizare globală și mai precisă, esențială pentru viitoarele misiuni spațiale interplanetare și detectarea undelor gravitaționale.