Do niedawna najdokładniejszy zegar był uważany za zegar kwantowy, który mylił się tylko o 1 sekundę na 3,7 miliarda lat. Prześcignął ich eksperymentalny zegar atomowy opracowany w USA, w stanie Kolorado.
W 2014 roku grupa naukowców z University of Colorado Boulder oraz National Institute of Standards and Technology ogłosiła wynalezienie zegara atomowego strontu. Ten zegarek jest 1,5 raza dokładniejszy niż poprzednie.
Gdyby taki zegar mógł pracować bez przerwy przez pięć miliardów lat, to nie działałby do przodu i nie pozostawałby w tyle ani na sekundę.
W tym najdokładniejszym zegarku na świecie kilka tysięcy atomów strontu ułożonych jest w łańcuchy po około stu filtrów, które stanowią siatkę optyczną utworzoną przez potężną wiązkę lasera.
Częstotliwość drgań atomów strontu wynosi 430 miliardów razy na sekundę. Dzięki tej częstotliwości zegary strontowe są znacznie dokładniejsze niż zegary cezowe uznawane przez światowe standardy.
Zegary strontu kontra cez
Zgodnie z międzynarodowymi standardami zegary atomowe na bazie cezu są uważane za najdokładniejsze zegary. Takimi są na przykład zegarki NIST-F1 w Kolorado w USA.
Optyczne zegary strontowe działają na wyższych częstotliwościach niż zegary cezowe, które wykorzystują mikrofale. Ze względu na wysoką dokładność i stabilność zegary strontowe mogą z powodzeniem zastąpić cez i być uznawane na całym świecie za główny standard pomiaru czasu na świecie.
Jak mierzy się wydajność zegara atomowego?
Do pomiaru wydajności zegara atomowego wykorzystywane są dwa główne parametry: stabilność i dokładność. Stabilność wskazuje, jak zmienia się prędkość zegarka w czasie i jest ważna dla długotrwałego funkcjonowania mechanizmu. Dokładność pokazuje, jak blisko jest zegar częstotliwości rezonansowej, przy której związane atomy wibrują między poziomami energii.
Pod względem stabilności i dokładności eksperymentalny zegar strontu bije wszelkie rekordy.
Dlaczego potrzebujesz zegara atomowego?
Technologia pomiaru czasu ewoluowała od mniej do bardziej dokładnej. Na początku wystarczyło mierzyć co godzinę, potem stało się możliwe odmierzanie minut i sekund.
Pomimo swojej wysokiej dokładności zegary atomowe nie wydają się ludziom tak potrzebne. Ale to tylko na pierwszy rzut oka.
Taka dokładność pomiaru czasu jest niezbędna w niektórych systemach, w których ważną rolę odgrywa nawet jedna miliardowa sekundy. Na przykład zegary atomowe służą do synchronizacji działania systemów telekomunikacyjnych, a także systemów nawigacji satelitarnej.
Firmy dostarczające energię elektryczną wykorzystują technologię jądrową, aby określić, gdzie przewody elektryczne są uszkodzone. Eksploracja kosmosu wykorzystuje technologię zegara atomowego do prowadzenia obserwacji radiowych odległych obiektów kosmicznych.
Częstotliwość to pojęcie, które odnosi się do czasu. To jest wielkość czasu, to jest tempo, w jakim biegnie zegar. Wartość ta jest brana pod uwagę w audycjach radiowych i telewizyjnych w celu uniknięcia nakładania się stacji i kanałów.
Obserwacje kosmosu sondą wewnątrz Układu Słonecznego są niemożliwe bez udziału dokładnych zegarów atomowych na stacjach ziemskich.
Czas odgrywa ważną rolę w porządkowaniu różnych rodzajów działalności człowieka. Rynki finansowe wymagają coraz dokładniejszych kalkulacji przy ustalaniu terminu transakcji.
