La definizione per l ' orologio al cesio è:

9192631770 cicli al secondo è la frequenza delle onde radio che provocano la massima risonanza, una condizione fisicamente misurabile, negli atomi di cesio.

Ciò corrisponde a una particolare sintonizzazione della radio.Mantenerlo sintonizzato fornisce la frequenza di riferimento citata.

Hai ragione e il video è sbagliato. Infatti, se gli atomi di cesio oscillassero costantemente tra i due stati iperfini, gli orologi a fascio di cesio non funzionerebbero affatto!

Nella sua forma più semplice, un orologio a fascio di cesio utilizza un magnete per separare un flusso di atomi in due flussi in base al loro stato iperfine; uno stato viene selezionato per continuare lungo il tubo ad essere esposto a un campo magnetico oscillante nella gamma delle microonde e gli altri vengono sprecati. Dopo la camera a microonde, il flusso viene nuovamente separato magneticamente, con uno stato (diverso dallo stato selezionato la prima volta da una certa energia) che colpisce un bersaglio che risponde agli atomi di cesio producendo un segnale elettrico.

L'effetto è qualcosa di simile ai polarizzatori incrociati di un display LCD. Poiché uno stato viene selezionato prima della camera a microonde e uno stato diverso viene selezionato successivamente, non vi è alcun segnale a meno che gli atomi non cambino stato nel mezzo. "Normalmente", questo non accade, ma se il tubo a microonde sta bombardando gli atomi con energia che corrisponde alla transizione iperfine desiderata, alcuni degli atomi assorbiranno energia, effettueranno la transizione e saranno rilevati all'estremità più lontana. Incorporando il raggio e il rivelatore nel circuito di controllo di un oscillatore variabile, la frequenza delle microonde può essere mantenuta alla frequenza che causa la transizione iperfine, indipendentemente dalle condizioni esterne.

La parte cruciale per la tua domanda è l'affermazione che gli atomi di cesio non cambiano stato tra i selettori A e B a meno che qualcosa non li induca a farlo.Se cambiassero stato a> 9GHz, allora piccole variazioni nei tempi di percorrenza degli atomi (che si muovono a centinaia o migliaia di m / s, ma non vicino alla velocità della luce) risulterebbero in un segnale completamente casuale al rilevatore.Invece, otteniamo un segnale coerente perché il tasso di transizioni iperfine spontanee è piccolo rispetto al tempo che gli atomi trascorrono nel tubo.Qualsiasi tipo di interazione che possa alterare lo stato iperfine di un atomo riduce la sensibilità dell'orologio e l'eliminazione di queste interazioni è una parte importante per massimizzare la precisione.

Sì, in realtà oscillano tra due stati diversi (non semplicemente guidati in una direzione), ma come sospetti non oscillano alla frequenza di riferimento.

Piuttosto che inviare "semplicemente" radiazione agli atomi per assorbire, interagiscono anche con un campo magnetico oscillante (che è alla frequenza di riferimento). Questo campo sprona alcuni atomi ad assorbire o emettere radiazioni. Quindi entrambi gli stati sono spinti all'altro stato dalle condizioni interne.

Una descrizione piuttosto tecnica di un orologio al cesio può essere trovata su leapsecond.com

Alcuni degli elementi pertinenti da esso:

Un campo di radiazione applicato di frequenza appropriata alla transizione. in discussione induce gli atomi nello stato F = 4 a emettere un quanto di energia e quelli nello stato F = 3 per assorbire un quanto di energia; sono invertiti nei loro momenti magnetici in seguito a tale transizione, e si dice che abbiano floppato.

[...]

La componente magnetica del campo a microonde iniettato interagisce con gli atomi. Se la frequenza è alla frequenza di transizione, 9.192.631.774,3133 Hz quindi gli atomi floppano nell'altra energia di transizione stato. Poiché il loro momento magnetico effettivo viene quindi invertito la sua direzione, un secondo magnete selettore di stato, il magnete "B", può devia selettivamente gli atomi floppati al rivelatore.