1
. Trong âm nhạc, hai nốt cách nhau quảng tám có cùng tên gọi nhưng khác
nhau về cao độ. (BTV)
Vì electron “quyết định” nhảy lên mức nào đều dựa trên spin nội tại, nên
một electron không bao giờ nhảy lên sol thăng rồi sol giáng trong hai lần
liên tiếp. Bên trong đồng hồ nguyên tử (có hình thù như những ống khí nén
thon dài), một nam châm “loại bỏ” tất cả các nguyên tử cesi (Cs) có electron
ở lớp ngoài cùng nhảy lên một mức nhất định (tạm gọi là “sol giáng”). Các
nguyên tử còn lại (có electron sol thăng) dồn vào một buồng và bị kích thích
bởi một vi sóng rất mạnh, khiến các electron của chúng “nhảy lên” (sau đó
sẽ trở về) và phát ra các photon. Mỗi chu kỳ nhảy lên-xuống như vậy luôn
mất cùng một lượng thời gian cực ngắn nên đồng hồ nguyên tử có thể đo
thời gian chỉ bằng cách đếm các photon của ánh sáng. Nam châm phải “loại
bỏ” các electron thuộc cùng một loại (sol giáng hay sol thăng không quan
trọng), vì thời gian nhảy mức của hai loại này là khác nhau. Và ở thang đo
mà các nhà đo lường sử dụng, sự thiếu chính xác đó không thể chấp nhận
được.
Cesi thuận tiện khi dùng làm lò xo chính trong đồng hồ nguyên tử vì chỉ có
một electron ở lớp ngoài cùng, không có các electron gần đó để ngăn cản nó.
Các nguyên tử cesi cồng kềnh và nặng nề là những tấm bia to lớn cho maser
bắn vào. Tuy nhiên, dù nguyên tử cesi khá cồng kềnh thì electron ngoài cùng
của nó vẫn di chuyển cực nhanh. Thay vì vài chục hoặc vài ngàn lần, nó đi
được tới 9.192.631.770 chu kỳ mỗi giây. Các nhà khoa học đã chọn con số
cồng kềnh đó thay vì cắt ở 9.192.631.769 hoặc để tới 9.192.631.771 vì nó
ứng với dự đoán tốt nhất của họ cho độ dài một giây vào năm 1955, khi chế
tạo đồng hồ cesi đầu tiên. Dù gì đi nữa, 9.192.631.770 hiện đã được ấn định.
Nó trở thành định nghĩa đơn vị đo lường cơ bản đầu tiên có khả năng gửi
qua email, thậm chí còn giúp tách đơn vị mét khỏi thanh bạch kim tiêu
chuẩn sau năm 1960.
Các nhà khoa học đã áp dụng tiêu chuẩn cesi thành phép đo thời gian chính
thức của thế giới vào những năm 1960, thay cho định nghĩa giây dựa trên
