Γιατί χρειάζεται να ορίσουμε κοινές μονάδες μέτρησης με μεγάλη ακρίβεια;

Αρθρο του Πάνου Μουρούζη,προέδρου ΠΑΝΕΚΦΕ

Το διεθνές σύστημα μονάδων Γιατί χρειάζεται να ορίσουμε κοινές μονάδες μέτρησης με μεγάλη ακρίβεια; Η απάντηση είναι για να καλύψουμε τις τεχνολογικές μας ανάγκες. Ας αρχίσουμε για παράδειγμα από την υπηρεσία GPS. Δηλαδή την παγκόσμια υπηρεσία προσδιορισμού θέσης ενός σημείου του πλανήτη. Ο προσδιορισμός της θέσης γίνεται γεωμετρικά με τη βοήθεια δορυφόρων. Το σημείο που θέλουμε να προσδιορίσουμε τη θέση του, εκπέμπει ένα σήμα προς τρεις τουλάχιστον δορυφόρους και ανάλογα με το χρόνο που κάνει το σήμα για να φθάσει σε αυτούς βρίσκεται η απόσταση που το χωρίζει από αυτούς, οπότε με γνωστές τις 3 τουλάχιστον αποστάσεις βρίσκεται η συντεταγμένη του σημείου. Με πόση όμως ακρίβεια πρέπει να μετρηθεί αυτός ο χρόνος ώστε ο προσδιορισμός του σημείου να γίνει με ακρίβεια το πολύ ενός dm; Δεδομένου ότι τα η/μ κύματα κινούνται με την ταχύτητα του φωτός ≈3x108 m/s ο χρόνος πρέπει να προσδιοριστεί με ακρίβεια τουλάχιστον 0,1/3x108 s=0,00000000033s (1) Για να συμβεί αυτό θα πρέπει να πετύχουμε δύο πράγματα. Πρώτον να μπορεί ένα εργαστήριο να μετράει το χρόνο τουλάχιστον με αυτή την ακρίβεια και δεύτερον ίσως δυσκολότερο, να μπορούν δύο ή και περισσότερα εργαστήρια να είναι μεταξύ τους σωστά συγχρονισμένα - καλιμπραρισμένα. Δηλαδή να βρίσκουν το ίδιο αποτέλεσμα χρόνου μετρώντας το ίδιο χρονικό διάστημα ώστε να μην υπάρχουν συστηματικά σφάλματα. Για το πρώτο, δηλαδή την ακριβή μέτρηση του χρόνου το θέμα λύθηκε όταν μπορέσαμε και φτιάξαμε γεννήτριες συχνοτήτων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων μεγάλης ακρίβειας με τη βοήθεια κρυστάλλων. Έτσι μπορούμε να παράγουμε ηλεκτρομαγνητικά κύματα στην περιοχή των μικροκυμάτων της τάξεως των GHz με ακρίβεια Hz. Μπορούμε δηλαδή να ρυθμίσουμε μία γεννήτρια συχνοτήτων να παράγει η/μ κύμα για παράδειγμα f=9.192.631.7701Hz. (2) Επειδή ως γνωστό η περίοδος είναι το αντίστροφο της συχνότητας, η γεννήτρια αυτή είναι ουσιαστικά ένα ρολόι με την απαιτούμενη για τις ανάγκες μας ακρίβεια (1). Το θέμα είναι αν μία άλλη γεννήτρια σε ένα άλλο εργαστήριο που έχει ρυθμιστεί ώστε να παράγει την ίδια συχνότητα (2) είναι στην πραγματικότητα ίδια ή μήπως διαφέρει πχ κατά 100 Hz. Γιατί αν διαφέρει κατά 100Hz ή και παραπάνω, τότε δεν μπορούν να συνεργ