Un segon!

Això de mesurar el temps és una cosa ben curiosa ja que precisament el temps és un concepte relativament difícil de definir. Sabem que el temps passa i que els físics parlen d’ell com una quarta dimensió que s’afegeix a les tres de l’espai. Definicions que en realitat no ens aclareixen gran cosa. Però resulta que malgrat que ens costi definir-lo de manera satisfactòria, podem mesurar el seu pas amb una precisió extraordinària. De fet, el temps és de les coses que millor sabem mesurar.

Inicialment la mesura era fàcil de triar. La Terra gira sobre sí mateixa de manera que la majoria de punts del planeta estan una bona estona encarats cap al Sol i una altra estona la foscor es fa general. De ben antic es va triar aquest cicle com a mesura de referència i es va anomenar “dia” al temps que passava entre que sortia el Sol i tornava a sortir.

El dia i la nit es van dividir en fraccions, i com que els primers que ho van decidir van ser els babilonis, que contaven de dotze en dotze, va quedar establert que el dia tindria dotze hores i la nit dotze més. De manera que el dia quedava fixat en vint-i-quatre hores. Inicialment les hores no duraven totes el mateix. Segons fos estiu o hivern s’allargaven més o menys ja que la norma era dividir dia i nit en dotze. Cada hora es dividia en seixanta minuts i de nou, la xifra és deguda a que era la que feien servir els babilonis enlloc del cent com nosaltres. La següent divisió era la del minut en seixanta segons pel mateix motiu. Els noms de minut i segon deriven del llatí ja que els minuts eren la primera fracció petita de la hora (pars minuta prima), i el segon era la segona fracció petita (pars minuta secunda).

El cas és que quan es va començar a estandarditzar les unitats de mesura (allò del Sistema Mètric Decimal) es va decidir que la unitat de mesura del temps seria el segon. I en principi semblava fàcil de definir. Un dia de vint-i-quatre hores, cada una de seixanta minuts i cada un de seixanta segons ha de tenir vuitanta sis mil quatre cent segons. Per tant, un segon és la durada del dia dividida per 86.400. Això era poc precís, de manera que aviat van preferir fer servir l’any. Un segon era la durada d’un any dividida per 31.536.000 (en realitat una mica més ja que són 365 dies i algunes hores).

Però seguíem amb problemes ja que no tots els anys duren exactament el mateix. Coses del moviment dels planetes. La solució va ser triar la durada mitjana de l’any entre els anys 1750 i 1890. El problema era que si volies tornar a mesurar la durada de l’any per millorar la precisió, doncs ja no podies fer-ho.

Tot plegat era poc pràctic i gens precís, de manera que l’any 1960, en una de les redefinicions d’unitats que es fan periòdicament al “Sistema Internacional de Mesures” es va deixar de banda el moviment del planeta i es va girar la mirada als àtoms. Quan parlem d’àtoms, ens imaginem un nucli amb un grapat d’electrons girant al seu voltant. És un concepte erroni ja que els electrons no es mouen així, però resulta útil per poder imaginar-ho. El cas es que a mida que els electrons van fent el seu camí poden experimentar petites oscil·lacions en el seu estat d’energia. I aquests canvis són força estables.

Per això l’any 1960 es va definir el segon com “la duració de 9.192.631.770 períodes de radiació corresponents a la transició entre dos nivells de l‘estructura hiperfina de l’estat fonamental del cesi 133”. Això vol dir que els electrons de l’àtom de cesi experimenten petits canvis energètics que fan que la radiació que emet presenti canvis minúsculs, però detectables. El temps que triga a fer nou mil i escaig milions d’aquests saltironets energètics és un segon.

Un sistema precís. Molt precís. Tant que si posem un rellotge d’aquests en hora, caldrà fer un petit reajustament d’un segon cada vint milions d’anys. De fet, hi ha poques coses que es mesurin amb més precisió que el temps tot i que ja es treballa en sistemes que encara milloraran la precisió en alguns ordres de magnitud. Un detall que fa que encara em posi de més mal humor quan espero algú que arriba sistemàticament tard.

11 comentaris

  • enric

    31/05/2017 16:57

    el lobby dels fisics que no saben qué es el temps , només saben comptar-lo.El temps es la eternitat en moviment ( Plató, que afegí que aquest moviment es una imatge movil de la eternitat).

  • Carquinyol

    31/05/2017 8:19

    O sigui, que un metro és la distància que recorre la llum en el buit en exactament en 1/299 792 458 durades de 9.192.631.770 períodes de radiació corresponents a la transició entre dos nivells de l‘estructura hiperfina de l’estat fonamental del cesi 133

    PS: Estic desitjant veure la definició de quilo.

  • Jordi Domènech

    30/05/2017 21:48

    Pons: es va trial el cesi, perquè té una pressió de vapor petita que permet fer un màser a baixa temperatura i, sobre tot, perquè només té un isòtop estable, o sigui que la línia espectral no està formada per diverses línies molt properes com és el cas del potassi, o l’estronci. El sodi també és monoisotòpic però no tenia cap línia d’emissió aïllada en la banda de freqüències adequada.

  • Daniel Closa

    30/05/2017 20:36

    Pere: Vas ben encaminat, però s’ha fet al revés. Ara la definició de metro depèn del segon i es defineix com la distància que recorre la llum en el buit en exactament en 1/299 792 458 segons. Això és així ja que tenim més precisió per mesurar temps que no pas distàncies.

  • Pere

    30/05/2017 19:06

    No hagues estat més fàcil dir que ès el temps que triga la llum a fer 300.000 km?

  • Daniel Closa

    30/05/2017 17:46

    El lobby del cesi, que només vol guanyar diners!

  • Pons

    30/05/2017 13:34

    van triar el cesi per alguna cosa en especial? Segur que molts altres àtoms també tenen petits canvis en la radiació. El lobby del cesi potser?

  • Daniel Closa

    30/05/2017 12:22

    Amb la massa patirem. De fet, a la que apareix el nom de Planck ja saps que les explicacions seran dures…

  • Joan Codina

    30/05/2017 8:53

    Tal i com ho dius no és que l’electró aquest faci deu mil milions de saltets per segon si no que les radiacions que emet aquest canvi energètic de l’electró oscil·len deu mil milions de vegades per sego.

    La hiperfina és fàcil d’explicar.. Ara lo de la massa…

  • Daniel Closa

    30/05/2017 7:58

    Et sembla complicada? Doncs espera, que quan vingui la nova definició de quilo, fliparàs! :-)

  • Carquinyol

    30/05/2017 7:38

    El sistema serà molt precís, i la definició de “la duració de 9.192.631.770 períodes de radiació corresponents a la transició entre dos nivells de l‘estructura hiperfina de l’estat fonamental del cesi 133” serà superexacta, ara bé… senzilleta, intuïtiva i pedagògica ja no sé jo…

    “papi en el cole ens estan explicant què és un segon”… “vine fill, que et dic que l’has de dir a la mestra…”