Un orologio atomico è un dispositivo di cronometraggio estremamente preciso che si basa sullo standard di frequenza noto di un elemento per segnare il passare del tempo. Ogni elemento emette impulsi a intervalli noti a frequenze diverse e queste emissioni sono altamente stabili e molto regolari. Con l’aiuto di questi impulsi, è possibile tenere il tempo in modo molto accurato. Il tempo può essere segnato così accuratamente, infatti, che lo standard internazionale per la definizione di un secondo si basa sul cesio 133, un elemento utilizzato negli orologi atomici più precisi del mondo.
Gli orologi atomici si basano sull’uso di un oscillatore sintonizzato sulla frequenza con cui si verificano le emissioni. In un ambiente altamente controllato progettato per eliminare quanta più incertezza possibile, l’oscillatore risponde agli impulsi generati dall’elemento utilizzato nell’orologio atomico. Sebbene molte persone associno “atomico” alla radiazione nucleare, un orologio atomico in realtà non utilizza elementi che generano radiazioni pericolose.
Il primo orologio atomico è stato sviluppato nel 1948. Non era molto accurato, ma ha dimostrato che le teorie sviluppate nei decenni precedenti erano in effetti vere, ed era possibile costruire un orologio che utilizzasse lo standard di frequenza di un elemento come misura del tempo. . I ricercatori hanno sviluppato rapidamente orologi più precisi e alla fine una serie di orologi a fontana al cesio erano in uso in tutto il mondo, mantenendo l’ora standard universale, la base utilizzata per determinare l’ora. Questi orologi sono utilizzati dai governi nazionali e dai laboratori scientifici per garantire che il loro cronometraggio sia accurato e uniforme.
I laboratori utilizzano orologi atomici per mantenere l’ora estremamente precisa. Un certo numero di aziende vendono anche orologi etichettati come “atomici” ai consumatori. Questi orologi sono in realtà orologi radio; comunicano con altri orologi atomici per tenere il tempo, piuttosto che essere essi stessi orologi atomici. Sebbene questi orologi possano essere molto precisi, esiste un margine di errore che li rende inadatti all’uso scientifico.
Negli Stati Uniti, il National Institute of Standards and Technology (NIST) mantiene un orologio atomico a fontana di cesio in un laboratorio situato a Boulder, in Colorado, che viene utilizzato come uno dei numerosi orologi che contribuiscono al cronometraggio coordinato utilizzato per tenere traccia di International Tempo Atomico. Altri laboratori partecipanti possono essere trovati in luoghi come Gran Bretagna, Australia, Egitto, India, Russia e Francia, tra molti altri. La precisione di questi orologi è in costante miglioramento; a partire dal 2009, tali orologi non dovrebbero guadagnare o perdere un secondo in un periodo di 60 milioni di anni.