Con quale frequenza i comuni orologi da parete e da polso deviano il loro tempo e producono un errore?

La precisione di qualsiasi orologio dipende dalla frequenza del suo oscillatore. Un orologio meccanico a pendolo oscilla solo una volta in un secondo. Un orologio da polso meccanico oscilla circa 10 cicli/secondo (10 Hertz). Un orologio elettrico oscilla alla frequenza di alimentazione di 50 o 60 Hz. Un orologio a cristallo di quarzo oscilla a 32.768 cicli/sec. Più alta è la frequenza, maggiore è la precisione della misurazione del tempo perché il tempo e la frequenza sono inversi l'uno dell'altro. T = 1/f. Quindi, se l'orologio a pendolo perde un ciclo in un'ora, si discosterà dal tempo corretto di un secondo in un'ora. Se l'orologio meccanico da polso perde un ciclo in un'ora, devierà dal tempo corretto di (1/10) secondi in un'ora. Se un orologio elettrico perde un ciclo in un'ora, devierà dal tempo corretto di (1/50) o (1/60) secondi in un'ora. Se un orologio a cristalli di quarzo perde un ciclo in un'ora, devierà dal tempo corretto di (1/32,768) secondi in un'ora.

La maggior parte degli orologi atomici sono composti da atomi di cesio. Negli orologi atomici il tempo è misurato misurando la frequenza della scissione iperfine dell'elettrone 6s nel guscio esterno dell'atomo di cesio. Si tratta di misurare la frequenza degli spettri luminosi in un linguaggio semplice. Lo standard mondiale del tempo mette in relazione 1 secondo con 9192631770 cicli/sec. o frequenza Hertz degli spettri della luce nell'orologio atomico. Quindi tutti gli orologi atomici composti da atomi di cesio avranno la stessa precisione. Ma ci può essere una piccola variazione basata sull'incertezza sistematica, la stabilità e la riproducibilità.

Gli scienziati stanno lavorando sulla nuova generazione di orologi atomici che sono molto più precisi dell'attuale standard degli orologi atomici al cesio. Il NIST sta sviluppando un orologio atomico all'itterbio con un'incertezza sistematica di 1,4 parti su 10^18, stabilità di 3,2 parti su 10^19 e riproducibilità che produce una differenza di frequenza inferiore a 10^18. Da questo si può vedere che tutti gli orologi atomici possono non avere la stessa precisione.