Tidtaking kan være så enkelt som å telle » En Mississippi, to Mississippi . . .»før blitzing i bakgårdsfotball, eller sporing av frem og tilbake svinger av en pendel i en bestefarsklokke.
i begge tilfeller teller trikset intervaller på noe som skjer gjentatte ganger med så lite variasjon som mulig. En pendel swing, si, eller En ‘Mississippi’ omtrent tilsvarer et sekund, enheten av tidtaking som som vi vet omfatter minutter og timer.
men selv de beste mekaniske pendler og kvartskrystallbaserte klokker utvikler avvik. Langt bedre for tidtaking er den naturlige og nøyaktige «vibrasjonen» i et energisert atom.
når de utsettes for visse frekvenser av stråling, for eksempel radiobølger, vil de subatomære partiklene kalt elektroner som går i bane rundt et atoms kjerne «hoppe» frem og tilbake mellom energitilstander. Klokker basert på denne hoppingen i atomer kan derfor gi en ekstremt presis måte å telle sekunder på.
det er ingen overraskelse da den internasjonale standarden for lengden på ett sekund er basert på atomer. Siden 1967 er den offisielle definisjonen av et sekund 9.192.631.770 sykluser av strålingen som får et atom av elementet kalt cesium til å vibrere mellom to energitilstander.
Inne i en cesium atomur, cesium atomer er kanalisert ned et rør hvor de passerer gjennom radiobølger . Hvis denne frekvensen er akkurat 9,192,631,770 sykluser per sekund, så resonerer cesiumatomer «og endrer sin energitilstand.
en detektor på enden av røret holder styr på antall cesiumatomer som når det som har endret energitilstanden. Jo mer finjustert radiobølgefrekvensen er til 9,192,631,770 sykluser per sekund, jo flere cesiumatomer når detektoren.
detektoren mater informasjon tilbake til radiobølgegeneratoren. Det synkroniserer frekvensen av radiobølgene med topp antall cesiumatomer som rammer den. Andre elektronikk i atomuret teller denne frekvensen. Som med en enkelt sving av pendelen, blir et sekund krysset av når frekvensantallet er oppfylt.
de første kvalitet atomklokker laget på 1950-tallet var basert på cesium, og slike klokker ble honet til større presisjoner i løpet av tiårene, forblir grunnlaget som brukes til å holde offisiell tid over hele verden.
i Usa blir de beste klokkene vedlikeholdt Av National Institutes Of Standards And Technology (NIST) I Boulder, Colo. United States Naval Observatory (USNO) i Washington, D. C.
nist-F1 cesium atomur kan produsere en frekvens så presis at dens tidsfeil per dag er ca 0,03 nanosekunder, noe som betyr at klokken ville miste ett sekund i 100 millioner år.
Super-nøyaktig tidtaking er integrert i mange elementer i det moderne liv, for eksempel høyhastighets elektronisk kommunikasjon, elektriske nett og Global Positioning System (GPS) og selvfølgelig vite når din favoritt tv-show kommer på.
- Hvorfor Brukes Kvarts I Klokker?
- Hvorfor Begynner Sommertid klokken 2?
- Hvor Får Elektroner Energi Til Å Spinne Rundt Et Atoms Kjerne?
Har du et spørsmål? Send det til Livets Små Mysterier, og vi vil prøve å svare på Det. På grunn av volumet av spørsmål, kan vi dessverre ikke svare individuelt, men vi vil publisere svar på de mest spennende spørsmålene, så sjekk tilbake snart.