Zegary atomowe
Historia i rozwój
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 miała fascynację śledzeniem czasu, ale wiedząc, że dokładny czas nigdy nie był zbyt ważny. Druga lub nawet minuta różnica nie ma wpływu na 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.
Pierwszy dokładny zegar atomowy został zbudowany w Narodowym Laboratorium Fizycznym Wielkiej Brytanii w 1955 przez dr Louisa Essena, który oparł swój zegar wokół oscylacji atomu cezu-133. Pomysł ten został po raz pierwszy począwszy od 1879, gdy lord Kelvin zaproponował, że utrzymywanie czasu na podstawie zachowania atomów byłoby lepszym sposobem na zliczanie przedziałów czasowych niż cokolwiek innego.
Pierwsze generowanie zegarów atomowych (zwanych również oscylatorami cezu) wykorzystywało częstotliwość tego atomu oscylującego co najmniej 9,192,631,770 razy. Model Essen był dokładny do drugiego co 300 rok, ale rozwój oscylatora cezowego oznacza, że mogą teraz osiągnąć dokładności co sekundę co 80 milionów lat.
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.
