Fizicianul care a schimbat pentru totdeauna măsurarea timpului. Povestea lui Louis Essen și nașterea ceasului atomic
INOVAȚII. Într-o epocă în care rotația Pământului era considerată un reper absolut al timpului, un fizician englez a avut curajul să demonstreze contrariul. Louis Essen a redefinit măsurarea timpului, învățând să asculte nu mișcarea planetelor, ci vibrațiile intime ale materiei.
Născut la 6 septembrie 1908, la Nottingham, și decedat la 24 august 1997, la Great Bookham, Louis Essen a lăsat în urmă două realizări fundamentale: ceasul cu cristal de cuarț de tip inel și primul ceas atomic practic, instrumente care au schimbat definitiv felul în care omenirea măsoară secundele.
Formarea sa academică începe la Nottingham University College, unde obține în 1928 diploma în fizică a Universității din Londra. Drumul său științific continuă cu doctoratul în 1941 și titlul de Doctor în Științe, obținut în 1948. Încă din 1929, intră în echipa National Physical Laboratory din Teddington, Middlesex, un centru aflat în avangarda cercetărilor privind standardele de timp și frecvență.
Acolo, Essen lucrează cu diapazoane și oscilatori cu cuarț, iar în 1938 construiește ceasul cu inel de cuarț, bazat pe vibrațiile induse electric ale cristalelor de cuarț. Precizia acestui instrument a fost atât de mare, încât a scos la iveală variații extrem de fine ale vitezei de rotație a Pământului — variații considerate până atunci inexistente. Descoperirea a schimbat radical percepția asupra timpului astronomic, iar observatoarele au adoptat rapid ceasul lui Essen ca standard.
La începutul anilor 1950, Louis Essen face pasul decisiv de la cuarț la atomi. Ideea sa era simplă și revoluționară: dacă frecvențele spectrale ale atomilor sunt constante, aceștia pot deveni regulatori perfecți ai timpului. Împreună cu J. V. L. Parry, finalizează în 1955 primul ceas atomic practic, reglat de frecvența naturală de rezonanță a atomilor de cesiu. Precizia obținută — o parte la 10 miliarde — depășea orice standard cunoscut până atunci.
Doi ani mai târziu, o versiune îmbunătățită atinge o acuratețe de unu la un trilion. Valoarea extrem de exactă a frecvenței atomului de cesiu stabilită în 1958 deschide drumul către un nou etalon temporal: timpul atomic. Această descoperire stă la baza redefinirii secundei în 1967, în cadrul Sistemului Internațional de Unități, unde o secundă este definită prin exact 9.192.631.770 oscilații ale tranziției atomului de cesiu.
Un ceas atomic este, în esență, un instrument care folosește rezonanța atomilor — cel mai frecvent cesiu sau rubidiu — pentru a măsura timpul cu o precizie excepțională. Frecvența radiației electromagnetice este ajustată continuu într-un circuit de reacție până când coincide perfect cu rezonanța atomică, iar oscilațiile rezultate sunt numărate pentru a cronometra timpul.
Până în anii 1990, ceasurile atomice cu fascicul de cesiu au reprezentat standardul suprem. Ulterior, au fost dezvoltate ceasurile atomice cu fântână de cesiu, în care atomii sunt răciți cu laser aproape de zero absolut și lansați vertical printr-o cavitate cu microunde. Aceste instrumente ating o precizie uluitoare: o eroare mai mică de o secundă în peste 50 de milioane de ani.
De la vibrațiile fragile ale unui cristal de cuarț la pulsațiile imuabile ale cesiului, munca lui Louis Essen a transformat măsurarea timpului dintr-o convenție astronomică într-o știință cu rigoare atomică. În spatele fiecărei secunde măsurate astăzi cu exactitate se află această linie trasată de el, din laboratorul din Teddington până la redefinirea timpului însuși.
