W tym artykule omówiono rozwój zegarów atomowych, dlaczego dokładność jest tak ważna, jak się rozwinęły i następna generacja zegarów atomowych, które oferują większą dokładność.

Zegary atomowe były z nami od ponad pięćdziesięciu lat, a większość ludzi słyszała o nich i wiedzieli, że są bardzo dokładne, ale czy są one dokładne i dlaczego potrzebujemy takich dokładnych zegarów?

Zegary atomowe są używane przez wielu z nas, nawet jeśli nie jesteśmy tego świadomi. Czas, w którym mówią, jest przekazywany na całym świecie i odbierany przez serwery czasu przy użyciu protokołu NTP w celu zsynchronizowania sieci, są niezbędne dla wielu technologii, takich jak globalna nawigacja satelitarna i ustalanie sygnałów telewizyjnych.

Przed rozwojem zegara atomowego najbardziej precyzyjnymi urządzeniami do pomiaru czasu były elektroniczne zegary, które straciły co drugi lub dwa tygodnie. W większości zastąpiły mechaniczne zegary, które były mniej dokładne.

Ludzkość zawsze fascynowała się śledzeniem czasu, ale wiedząc, że dokładny czas nigdy nie był zbyt ważny. Druga, a nawet minuta, różnica nie ma wpływu na nasze codzienne życie.

Jednak wraz ze wzrostem technologii potrzeba dokładniejszego pomiaru czasu. Satelity, które muszą być nawigowane i komunikować się z Ziemią od stu tysięcy, a nawet mil mil stąd wymagają dokładnego czasu. Światło i dlatego fale radiowe mogą poruszać się co 300,000 km co sekundę, więc nieznaczne niedokładności w czasie mogą mieć ogromne różnice.

Pierwszym dokładnym zegarem atomowym zostało zbudowane w Wielkiej Brytanii Narodowe Laboratorium Fizyczne w 1955ie przez dr. Louis Essen, który oparł swój zegar na oscylacji atomu cezu-133. Pomysł był początkowo pomyślany już w 1879, kiedy lord Kelvin zaproponował, że zachowanie czasu w oparciu o to, jak zachowują się atomy, byłoby lepszym sposobem zliczania przedziałów czasu niż cokolwiek innego.

Pierwsza generacja zegarów atomowych (znanych również jako oscylatory cezowe) wykorzystywała częstotliwość tego atomu, który oscyluje 9,192,631,770 razy na sekundę. Model Essena był dokładny co sekundę w ciągu każdego 300a lat, ale rozwój oscylatora cezowego oznacza, że ​​mogą teraz osiągnąć dokładność jednej sekundy na każdy milion lat 80.

Jednak gdy technologie są bardziej zaawansowane, naukowcy starają się tworzyć lepsze i bardziej precyzyjne zegary. Zegary standardowe Rubidium nie oferują lepszej dokładności niż modele cezu, ale są mniejsze i kosztują mniej (oscylatory cezu zwykle znajdują się tylko w dużych laboratoriach fizyki).

Zegary wykorzystujące tylko jeden atom zostały opracowane, które oferują jeszcze większą dokładność. Zegar oparty na pojedynczym atomie rtęci osiągnął dokładność jednej sekundy w ciągu 400 milionów lat i oczekuje się, że nowy typ zegara strontowego, który używa światła, będzie jeszcze lepiej.

Przyszłość zegarów atomowych stale wzrasta wraz z skalowaniem ich wielkości i kosztów. Amerykański Narodowy Instytut Norm i Technologii (NIST) zaprezentował zegar atomowy wielkości chipa z dokładnością do milisekundy.

Zegary atomowe są teraz częścią naszego życia bez sygnałów czasu, które przekazują światu, które są zbierane przez serwery NTP Nowoczesna komunikacja z zakupów internetowych i GPS oraz postęp technologiczny, taki jak nawigacja satelitarna, stałyby się niemożliwe.

Ten post został napisany przez Richard N Williams

Richard N Williams jest autorem techniczny i specjalista w branży Server i synchronizacji czasu NTP. Richard N Williams na Google+