Tecnica Orologiera: La “Guerra delle Alte Frequenze”

Esiste una battaglia che vede impegnate un po’ tutte le maison produttrici di orologi siano esse specializzate in Orologeria Meccanica che Elettronica.

Mi riferisco alla “Guerra delle Frequenze”.

itterbioPare strano che in un blog che si occupa di tecnica orologiera ci si riferisca ad un titolo del genere, il quale farebbe pensare immediatamente al mondo delle Telecomunicazioni.

Ma le frequenze che analizzeremo non sono quelle delle varie portanti, pur avendo esse stesse una propria lunghezza d’onda: sono invece i cicli relativi alla base dei tempi per il funzionamento degli orologi e responsabili per gran parte della loro precisione.

Ritengo inoltre questo argomento di chiara attinenza e attualità riguardo a Citizen, il quale è leader nella produzione di orologi radio-controllati e satellitari, i quali ricevono un segnale che li regola sull’ora fornita dagli orologi atomici, dei quali vedremo al termine di questo articolo l’estrema importanza ai fini della frequenza.

La ricerca di una frequenza sempre maggiore e ogni volta più stabile è iniziata dalla notte dei tempi della tecnica orologiera, addirittura con il pendolo, il quale scandisce i secondi nella loro pienezza.

Il ragionamento è il seguente: maggiore è la capacità di dividere il secondo in frazioni sempre più piccole per ottenere la base campione, minore sarà l’errore finale, in quanto sarò in grado di intervenire nelle correzioni fino ad unità sempre più piccole. Filosoficamente si può anche dire che maggiore è l’unità campione, più vicina essa sarà allo scorrere costante del tempo.

Questa analisi è quella su cui si è sempre basata una ricerca tecnica che è ben lungi da essere terminata, ma che avanza a mano a mano che le conoscenze dell’Uomo in Fisica si fanno più importanti.

Il normale bilanciere di un comune orologio meccanico ha oggi la capacità di raggiungere le 28.800 alternanze orarie, equivalenti a 8 alternanze al secondo, pari a 4 Hz.

Già negli anni ’60, sotto la spinta concorrenziale degli orologi elettronici, Girard Perregaux con il suo Gyromatic raggiunse la frequenza di 5 Hz. con un orologio capace di generare 36.000 alternanze orarie. L’anno successivo Longines costruì il suo mitico Ultra-Chron, che fu considerato a quel tempo l’orologio più preciso del mondo, e del quale la Maison affermava fieramente fosse in grado di avere un margine di errore di un minuto al mese!

L’epoca d’oro dei quarzi introdusse l’abitudine ad affidarsi a frequenze sempre maggiori, essendo in grado questo cristallo, sollecitato da impulsi elettrici, di oscillare a 32.768 Hz.

A questo si deve la grande precisione degli orologi elettronici, i quali possono contare sulla possibilità di intervento a variazioni anche millesimali.

Gli studi sulle frequenze meccaniche non si sono però fermate, ed hanno avuto una grande gratificazione con la soluzione offerta da Audemars Piguet, il quale con un nuovo scappamento sposto il limite di categoria a ben 43.200 alternanze orarie, e successivamente con il raggiungimento degli 8 Hz.

Contemporaneamente in Orologeria Elettronica, Bulova ha infranto la barriera delle frequenze del quarzo semplice, studiando una nuova forma con cui modellare questo cristallo, solitamente costruito a diapason e quindi con un gambo e due bracci. Con l’introduzione sul mercato di Precisionist, attualmente definito a sua volta l’orologio da polso stand alone più preciso del mondo, il quarzo si è visto aggiungere un terzo braccio, con il risultato che l’oscillazione, abitualmente orizzontale, è divenuta torsionale, raggiungendo con estrema stabilità 262.144 Hz.

Sul fronte opposto il fermento è massimo.

Alcune Maison importanti hanno investito parecchi in questo tipo di ricerca, per cui negli ultimissimi mesi, e addirittura negli ultimi giorni abbiamo assistito a sviluppi clamorosi.

Tag-Heuer con Mikrogirder è arrivato a scomporre il secondo in ben 5/10.000 unità, ovvero una frequenza di 2.000 Hz.

Per raggiungere questo risultato la maison di La Chaux de Fonds ha dovuto inventare un organo a levismo orizzontale che facesse le funzioni del bilanciere, a cui affidare la base dei tempi del suo cronografo meccanico.

Ma anche sul fronte della più pura tradizione, ovvero con l’utilizzo del caro, vecchio bilanciere canonico sono calati i carichi da 90: Breguet ha messo a punto e distribuito nel 2011 Chronograph Type XXII, che raggiunge 72.000 alternanze orarie, corrispondenti a 10Hz.

Per raggiungere questo risultato impressionante, ormai poco distante al limite della percezione umana del movimento, Breguet è intervenuta con sensibili migliorie applicate alla stabilità e alla rotazione dell’asse.

In questo caso possiamo notare quanto importante sia la Storia e la Tradizione di un brand, anche negli studi e nelle nuove proposte.

Abraham-Louis Breguet fu l’inventore del Tourbillon, ovvero del sistema che riesce a correggere sensibilmente l’influsso della forza di gravità sul bilanciere.

La maggior parte degli appassionati e anche qualche tecnico credono che la soluzione sia stata raggiunta grazie alla rotazione della gabbia dello scappamento e del bilanciere, la quale non offre più una posizione statica all’attrazione terrestre.

Lo stesso Breguet aveva però confessato pubblicamente che il vero segreto risiedeva nel grande miglioramento ottenuto nella stabilità e nella rotazione dell’asse.

Ed è stato in questa direzione che la Maison si è gettata per arrivare, prima di ogni altra al mondo, a raggiungere la barriera dei 10 Hz.

Ma la ricerca scientifica pare inarrestabile, e come sempre sconfina nella Matematica Pura, nella Fisica e nella Filosofia.

Ma in realtà cos’è il “secondo”?

La definizione è la seguente: durata di 9 192 631 770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini, da (F=4, MF=0) a (F=3, MF=0), dello stato fondamentale dell’atomo di cesio-133.

In pratica si tratta del tempo che questa particella impiega a ritornare al suo stato di quiete dopo una sollecitazione.

Questo è il motivo principale per cui la maggior parte degli orologi atomici attualmente siano prevalentemente al Cesio.

E’ notizia però di questi giorni della scoperta di un nuovo sistema (in foto sotto il titolo) basato sull’Itterbio, numero atomico 70, il quale avrebbe una stabilità ancora maggiore del cesio e quindi è in grado di garantire un intervallo pressochè costante, per cui in grado di garantire una precisione di circa un nanosecondo al secolo!

A quando il prossimo capitolo?


10 Commenti

  1. Interessante. Grazie per questa breve ma affascinante carrellata di eventi!

  2. Francesco C

    Grazie Enrico, un articolo proprio interessante.

  3. mirko017

    Grazie Enrico,
    direi che questo tuo articolo fa capire molto chiaramente quali siano i termini del confronto tra orologi meccanici ed elettronici.
    Naturalmente come al solito anche in questo caso ci saranno da un lato i fautori dei meccanici che saranno fieri di sapere che “uno” dei loro beniamini e’ in grado di arrivare fino a 2.000 Hz, mentre dall’altro lato i sostenitori degli elettronici sorrideranno di fronte a tale pur notevole progresso, forti del fatto che la grande maggioranza dei loro preferiti viaggia normalmente su frequenze di 32.768 Hz come minimo o addirittura di 262.144 Hz.
    Saluti.

  4. Interessantissimo e come tuo solito comprensibilissimo

  5. Francesco C

    Nel frattempo c’è una piccola società americana basata nelle Hawaii, la Bathys, che ha realizzato un prototipo di orologio al cesio da polso.

    Ecco a voi il Cesium 133:

    http://it.tinypic.com/r/qst8gj/5

  6. Francesco C

    e per chi volesse saperne di più:

    http://www.bathyswatch.com/main.php?link=cesium-133

  7. Bellissima idea!
    A scanso di reazioni da parte di ecologisti preoccupati, voglio aggiungere che il Cesio 133 è l’unico isotopo di Cesio ASSOLUTAMENTE NATURALE E STABILE, QUINDI NON RADIOATTIVO.
    Ritengo quindi questo orologio che suppongo di nuova concezione, molto interessante.
    Non lo conoscevo e ringrazio l’amico Francesco C per la preziosa informazione.
    Cercherò notizie circa la progettazione e le caratteristiche, compreso alimentazione e consumo.
    Grazie!

  8. Mhmm. Cosa significherà quel “Swiss Made” stampato sul quadrante?

  9. Francesco C

    Il progettista del Cesium 133 dr John Patterson spiega qui alcune caratteristiche dell’orologio:

    http://forums.watchuseek.com/f2/bam-bathys-hawaii-creates-worlds-most-accurate-wristwatch-cesium-133-a-921820.html

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