az időmérés olyan egyszerű lehet, mint az “egy Mississippi, két Mississippi . . .”a háztáji futballban való blitzelés előtt, vagy az inga oda-vissza lengéseinek nyomon követése egy nagyapa órában.
mindkét esetben a trükk az, hogy megszámoljuk valaminek az intervallumait, amelyek ismételten előfordulnak, a lehető legkevesebb variációval. Egy inga swing, mondjuk, vagy egy ‘Mississippi’ majdnem megegyezik egy második, az egység az időmérés, hogy mint tudjuk tartalmaz perc és óra.
de még a legjobb mechanikus ingák és kvarckristály alapú órák is eltéréseket mutatnak. Az időméréshez sokkal jobb a természetes és pontos “rezgés” egy energizált atomban.
amikor bizonyos sugárzási frekvenciáknak, például rádióhullámoknak vannak kitéve, az atommag körül keringő elektronoknak nevezett szubatomi részecskék “ugrálnak” oda-vissza az energiaállapotok között. Az atomokon belüli ugráson alapuló órák ezért rendkívül pontos módot nyújtanak a másodpercek számlálására.
nem meglepő tehát, hogy az egy másodperc hosszúságára vonatkozó nemzetközi szabvány atomokon alapul. 1967 óta a másodperc hivatalos meghatározása a sugárzás 9 192 631 770 ciklusa, amely a cézium nevű elem atomját rezegteti két energiaállapot között.
belül egy cézium atomóra, cézium atomok tölcséres le egy csövet, ahol áthaladnak rádióhullámok . Ha ez a frekvencia csak megfelelő 9,192,631,770 ciklus másodpercenként, akkor a cézium atomok” rezonálnak”, és megváltoztatják energiaállapotukat.
a cső végén található detektor nyomon követi az oda érkező céziumatomok számát, amelyek megváltoztatták energiaállapotukat. Minél finomabban hangolják a rádióhullám frekvenciáját másodpercenként 9 192 631 770 ciklusra, annál több cézium Atom éri el a detektort.
az érzékelő az információkat visszatáplálja a rádióhullám-generátorba. Szinkronizálja a rádióhullámok frekvenciáját a cézium atomok csúcsszámával. Az atomóra más elektronikája számolja ezt a frekvenciát. Csakúgy, mint az inga egyetlen lengésekor, egy másodpercet is kipipálnak, amikor a frekvenciaszám teljesül.
az 1950-es években gyártott első minőségi atomórák céziumon alapultak, és az évtizedek során nagyobb pontossággal csiszolt órák továbbra is a hivatalos idő megtartásának alapját képezik az egész világon.
az Egyesült Államokban a felső órákat a National Institutes of Standards And Technology (NIST) tartja fenn Boulderben, Colo-ban., és az Egyesült Államok haditengerészeti Obszervatóriuma (USNO) Washingtonban.
a NIST-F1 cézium atomóra olyan pontos frekvenciát képes előállítani, hogy napi időhibája körülbelül 0,03 nanoszekundum, ami azt jelenti, hogy az óra 100 millió év alatt egy másodpercet veszít.
a szuper pontos időmérés a modern élet számos elemének szerves része, mint például a nagy sebességű elektronikus kommunikáció, az elektromos hálózatok és a globális helymeghatározó rendszer (GPS), és természetesen tudja, mikor jön be kedvenc televíziós műsora.
- miért használják a kvarcot az órákban?
- miért kezdődik a nyári időszámítás hajnali 2 órakor?
- Honnan nyerik az elektronok az energiát, hogy egy Atom magja körül forogjanak?
kérdése van? Küldje el e-mailben az élet kis rejtélyeinek, és megpróbáljuk megválaszolni. A kérdések mennyisége miatt sajnos nem tudunk külön-külön válaszolni, de a legérdekesebb kérdésekre válaszokat teszünk közzé, ezért nézz vissza hamarosan.