s
METROLOGIA PRIMARIA Roberto Costa
IL TEMA
Alcuni dispositivi per la misura del tempo Il laboratorio dove si realizza il “secondo campione” italiano
THE CLOCKS OF THE ITALIAN STANDARD TIME LABORATORY The Time Laboratory of the INRIM (LabT) provides generation and maintenance of the national standard time, the “Italian standard time”. The resulting time scale, named UTC(IT) (Italian Universal Time Coordinated), is realized by means of dedicated atomic clocks that the laboratory manages and maintains. Below is a brief analysis of the clocks used and a quick overview of some interesting historical clocks available in the laboratory.
parametri ambientali controllati. Infatti, uno dei problemi principali è garantirne il funzionamento in un ambiente controllato e senza perturbazioni, gestendo eventuali guasti e anomalie e assicurando la continuità del servizio in tempo reale e senza interruzioni.
RIASSUNTO Il Laboratorio di Tempo dell’INRIM (LabT) si occupa di generare e mantenere il riferimento nazionale di tempo, il “secondo campione italiano”. La scala di tempo che ne deriva, nominata UTC(IT) (Tempo Universale Coordinato italiano), viene realizzata grazie a particolari orologi atomici che il laboratorio gestisce e custodisce. Di seguito una breve analisi degli orologi utilizzati e una rapida panoramica di alcuni interessanti orologi storici presenti in laboratorio. In base al decreto ministeriale n. 591 del 30 novembre 1993, concernente la determinazione dei Campioni Nazionali delle unità di misura del sistema Internazionale (SI), in attuazione dell’art. n. 3 della legge dell’11 agosto 1991 n. 273 “Istituzione del sistema nazionale di taratura”, l’INRIM è Istituto Metrologico Nazionale primario (NMI – National Metrological Institute). Quindi realizza e mantiene i riferimenti delle sette unità di misura fondamentali. Tra cui il “chilogrammo campione”, il “metro campione” e naturalmente il “secondo campione” (gli altri sono: l’ampere, il kelvin, la candela e la mole). Il LabT dell’INRIM realizza e mantiene per l’Italia il campione nazionale di tempo, che riproduce l’unità di riferimento internazionale UTC. Questa realizzazione viene effettuata grazie a particolari orologi definiti “atomici”, in quanto sfruttano proprietà fisiche, costanti e immutabili nel tempo, che si basano su transizioni energetiche degli atomi. Nello specifico l’atomo utilizzato è quello di cesio, isotopo 133, particolarmente adatto per queste applicazioni. La definizione del secondo, la cui nuova revisione è stata ridefinita a livello internazionale nel maggio 2019, è quindi la seguente: T_M
N.
1/20
18
L’unità SI del secondo, simbolo s, viene definito come: “il valore numerico prefissato della frequenza del cesio DνCs (la frequenza della transizione iperfine dello stato fondamentale imperturbato dell’atomo di cesio 133), pari a 9 192 631 770 quando espresso in Hz (che equivale a s−1)”. OROLOGI UTILIZZATI PER LA SCALA DI TEMPO ITALIANA
Figura 1 – Orologi a fascio di cesio 5071A
In Istituto sono presenti diversi orologi. Quelli attualmente utilizzati sono: 6 orologi a fascio di cesio, dispositivi commerciali che realizzano la definizione del secondo (in Fig. 1 sono presenti i rack dove vengono custoditi gli orologi modello 5071A, con i sistemi di alimentazione di backup); 4 maser attivi all’idrogeno (Fig. 2), dispositivi commerciali che presentano una stabilità a breve termine migliore dei cesi; i dati del campione primario di frequenza Figura 2 – Maser attivi all’idrogeno a fontana di cesio criogenica (Fig. 3), provenienti dal laboratorio di ricerca in cui è custodito. Quest’ultimo è il di- 1 Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica spositivo scientifico che rappresenta lo (INRIM), Torino stato dell’arte nella definizione della r.costa@inrim.it frequenza campione. Questi dispositi- 2 Dip. Elettronica e Telecomunicazioni, vi sono custoditi in apposite sale con Politecnico di Torino
