Nowy rodzaj zegara atomowego redefiniuje pojęcie sekundy!

Pojęcie zegara atomowego zapewne znane jest większości z nas. Jak można się domyślać, tak zaawansowana konstrukcja ma niewiele wspólnego z klasycznym zegarmistrzostwem w formie jaką wszyscy znamy, a tak naprawdę jest nieporównywalna do żadnej z technologii, jaka stosowana jest w zegarach i zegarkach znanych z naszego życia codziennego. Jednocześnie wskazania zegara atomowego jest tym wzorcowym, i to on definiuje znane nam pojęcie sekundy.

Mogłoby się wydawać, że tak dokładne i ultra precyzyjne urządzenie jak zegar atomowy nie wymaga już poprawek. Jednak od lat, naukowcy na całym świecie pracują nad kolejnymi usprawnieniami, które jeszcze bardziej podniosą dokładność jego wskazań, a co za tym idzie - pozwolą wykorzystać go do rozwiązania wielu problemów, jakie niesie ze sobą nauka zwana fizyką.

Zegar atomowy

Chociaż koncepcja zegara atomowego powstała jeszcze pod koniec XIX wieku, to pierwsze dokładne urządzenie tego typu zostało stworzone dopiero w 1955 roku w National Physical Laboratory w Anglii, zbudował go angielski fizyk Louis Essen.

Konstrukcja ta bazowała na atomach izotopu cezu, a dokładniej na promieniowaniu z przejść elektronu w strukturze nadsubtelnej na poziomie podstawowym w tych atomach – wiem, brzmi to dość skomplikowanie i trudno porównać ten proces do pracy nawet najbardziej skomplikowanych tradycyjnych mechanizmów zegarków.

Definicja sekundy

Definicja sekundy jaką znamy obowiązuje od 1967 roku, a dokładnie brzmi tak:

“Jest to czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania odpowiadającego przejściu między dwoma poziomami F = 3 i F = 4 struktury nadsubtelnej stanu podstawowego S1/2 atomu cezu 133Cs (powyższa definicja odnosi się do atomu cezu w spoczynku w temperaturze 0 K).” - Wikipedia.org



Przedstawiona definicja nie była aktualizowana od czasu swojego powstania, ale wszystko może się zmienić w związku z najnowszymi rewelacjami, jakie przedstawiają nam naukowcy zajmujący się budową nowego optycznego zegara atomowego, którego dokładność jest... 1000 razy większa.

Atomowy zegar wielojonowy

Aktualnie standardem jest stosowanie zegarów jonowych. Chcąc redefiniować pojęcie sekundy należałoby porównać dokładność różnych rodzajów zegarów atomowych. Porównywanie takich odczytów jest jednak procesem bardzo czasochłonnym, ponieważ może trwać nawet 3 lata.





Dlatego też opracowany przez naukowców nowy zegar jest tzw. zegarem wielojonowym. Jak sama nazwa mówi, działa na więcej niż jednym jonie, co znacząco podnosi szybkość jego działania - w zależności od liczby zastosowanych jonów tyle razy wzrasta szybkość pomiaru.

Dodatkowo warto wspomnieć, że mówimy o zegarach optycznych. Zamiast mikrofal wykorzystują one wiązkę lasera. W tego typu zegarze atomy napromieniowywane są światłem lasera o odpowiedniej częstotliwości co zmienia ich stan.

Niespotykana precyzja  

Porównanie zegara wielojonowego z zegarami korzystającymi jedynie z jednego jonu dały bardzo interesujące efekty. Jak donoszą naukowcy przeprowadzający to doświadczenie, nowy zegar osiągnął dokładność bliską 18. miejsca po przecinku, co już samo w sobie pozwala poważnie rozważać redefinicję pojęcia sekundy.

Jak możemy się również dowiedzieć, jest to jedynie początek możliwości nowego zegara, który po kolejnych udoskonaleniach i kolejnych eksperymentach może osiągnąć jeszcze większą dokładność.

Wielkie możliwości

Bardzo istotną kwestią, którą warto poruszyć w podsumowaniu jest to, jakie możliwości daje nam tak dokładny zegar atomowy.



Nie mówimy tutaj jedynie o wspomnianej wcześniej redefinicji pojęcia sekundy. Tak dokładny instrument ma możliwość wykrywania drobnych efektów grawitacyjnych, czy też zmian wysokości na poziomie kilku milimetrów.

Warto również wspomnieć, że jest to podstawa wielu współczesnych technologii, takich jak np. szybki przesył danych, GPS na badaniach kosmosu kończąc.

To pokazuje jak możliwość ultra dokładnego śledzenia czasu jest istotne dla naszego współczesnego świata i jego rozwoju, a chyba nikt tak nie docenia kwestii czasu jak my, miłośnicy zegarków.

O zegarze atomowym przeczytasz w naszym słowniku tu: zegar atomowy.

Więcej ciekawych informacji ze świata zegarków oraz wywiadów tu: zegarkowe ciekawostki.