Godzina, godziny, minuty, sekundy ... kto nie spojrzał tysiąca i raz na zegar przez cały dzień, aby zobaczyć, czy przybywa późno czy wcześnie na spotkanie, aby zobaczyć, ile zostało Ci do wysiadania pracować lub po prostu zobaczyć, jak szybko mija Twój czas, kiedy miło spędzasz czas w barze z przyjaciółmi lub rodziną. Są ludzie, którzy przyspieszają zegar, aby być ostrożnym, i inni, którzy wszędzie spóźniają się, ponieważ nie patrzą na zegar na czas. Ale z pewnością zadałeś sobie pytanie, czy będzie idealnie zsynchronizowany zegar, który będzie oznaczał dokładny czas dla wszystkich?
Tak, istnieje i nazywa się zegar atomowy. Jest to zegar, który działa poprzez obsługę licznika wykorzystującego rezonans atomowy lub wibrację. Jak dotąd jest to najdokładniejszy zegarek wykonany przez człowieka. Chcesz wiedzieć, jak to działa iz czego jest zrobione? Czytaj dalej i poznaj wszystkie jej sekrety.
Jak działa zegar atomowy
Jak wspomnieliśmy wcześniej, znajomość czasu w dowolnym momencie może być konieczna, aby zaplanować codzienne plany i zachować spokój. Dlatego musisz mieć dobrze ustawiony zegar, aby dobrze znać porę dnia, w której się znajdujesz. Zegar, który jest wcześnie lub późno, jest dla nas bezużyteczny. W przypadku zegara atomowego nie zdarza się to nam, ponieważ tak jest najdokładniejszy człowiek, jaki kiedykolwiek stworzono.
Jeśli porównamy go z tradycyjnym zegarkiem mechanicznym, który swoją pracę opiera na wahadle, to ten jest inny. Pierwsza działa z oscylacją, która porusza szereg powiązanych ze sobą biegów, aby zaznaczyć stały rytm, który wskazuje upływ sekund, minut i godzin. Jednak zegar atomowy działa na podstawie częstotliwości zmian energetycznych atomów w obszarze mikrofalowego widma elektromagnetycznego.
Zegarek wykorzystuje materiał o nazwie Maser. Jest to wzmacniacz mikrofalowy do wymuszonej emisji promieniowania. Choć brzmi to skomplikowanie, to nic innego jak system zdolny do wzmacniania najsłabszych sygnałów i przekształcania ich w mikrofalowe prążki widma elektromagnetycznego. To jest jak laser.
Ten Maser jest pompowany przez nadajnik radiowy z częstotliwość 0,000000001 sekund dziennie. Dokładność tego pompowania jest bardzo duża. Z tego powodu, gdy emiter radiowy jest sprzężony z częstotliwością w zmianach promieniowania pierwiastka atomowego, jony, które tam są, są zdolne do pochłaniania tego promieniowania i emitowania światła. Wszystko to odbywa się dzięki emisji fal radiowych.
Transformacja danych w czas
Kiedy jony pochłaniają promieniowanie i emitują światło, fotokomórka dokładnie rejestruje moment, w którym światło jest emitowane i poprzez obwód rozpoczyna połączenie z licznikiem. Licznik to element odpowiedzialny za możliwość nagrywania ile razy zaczyna emitować oczekiwana fala.
Wszystkie dane uzyskane z licznika czasów, w których jon emituje światło, są przesyłane do komputera. To wtedy zaczynają być wykonywane wszystkie operacje niezbędne do przesłania impulsów do odbiorników. Odbiorniki końcowe to te, które wizualnie pokazują nam właściwy czas.
Izotopem używanym do pochłaniania promieniowania i emitowania światła jest cez 133. Izotop ten jest podgrzewany, aby mógł uwolnić swoje atomy, a dzięki posiadanym ładunkom elektrycznym można je przeprowadzić przez pustą rurkę z polem elektromagnetycznym, które działa jak filtr, dzięki czemu tylko atomy, których stan energetyczny jest taki, jaki jest potrzebny może przejść.
Znaczenie zegara atomowego
Z pewnością myślałeś o zegarku atomowym, który miałby najlepszą precyzję na świecie i nigdzie się nie spóźnił. Jest to jednak zegarek przeznaczony do badań ze względu na dużą precyzję. Służy nie tylko do mierzenia czasu reakcji chemicznych lub przeprowadzania eksperymentów, w których czas jest ważną zmienną, którą należy wziąć pod uwagę. Warto wiedzieć zmiany, które istnieją w szybkości czasu.
Jak dotąd jednym z najbardziej kompletnych i znanych eksperymentów, w których wykorzystano zegar atomowy, jest wysłanie samolotów w przeciwne strony wokół Ziemi. Gdy samoloty opuszczą swój punkt początkowy, zostaje uruchomiony zegar i mierzony jest czas potrzebny na przybycie obu samolotów. Tak się to sprawdza obowiązuje szczególna teoria względności. Kolejny eksperyment polega na umieszczeniu zegara atomowego w piwnicy wieżowca, a drugiego na dachu, aby zobaczyć różnicę między nimi. Do tego typu eksperymentów potrzebny jest zegar o dużej precyzji.
Obecnie ten zegar atomowy służy do formowania satelitów GPS, do których przyzwyczailiśmy się używać w naszych smartfonach lub samochodach. Dlatego czas tych urządzeń jest bardzo dokładny. Z tego, co widać, nie ma restrykcyjnego zastosowania laboratoryjnego, ale jest pośrednio używany przez nas wszystkich.
Czy możemy mieć ręczny zegar atomowy?
Kto nie chce mieć w rękach zegarka tak dokładnego, jak ten, aby wszędzie jeździć, znając dokładny czas. Jednak zegary atomowe nigdy nie dosięgną naszych rąk. Mają duży problem i to po to, żeby mieć tak dobrą precyzję wymagają bardzo stabilnych warunków i bardzo niskich temperatur. Tylko w takich środowiskach na pierwszy plan wysuwa się precyzja zegara atomowego.
Z drugiej strony zegarki, które możemy obecnie nabyć są dość dokładne i oszacowano, że nie miałby świetnych opcji rynkowych. Biorąc pod uwagę jego komponenty i trudność w utrzymaniu, byłby to zegarek kosztowny i nie spowodowałby wgniecenia na rynkach. Nie ma zbyt wielkiej perspektywy sprzedaży, która skłania do rozwoju mechanizmów do posiadania atomowego zegarka na rękę.
Ciągle można obserwować ludzi na świecie, którzy nie wiedzą, co zrobić ze swoimi pieniędzmi i być może ta grupa ludzi jest skłonna zapłacić bardzo wysokie ceny za tego typu zegarek tak precyzyjny na nadgarstku. Samo powiedzenie, że mają coś wyjątkowego i różni się od innych ludzi, może być dobrą opcją rynkową.
Tak czy inaczej, jest to rodzaj zegarka, który jest bardzo potrzebny nauce i pomaga lepiej zrozumieć świat, w którym żyjemy.