Atomsklokker forklart
Postet av Richard N Williams on April 20th, 2009
Er et atomklok radioaktivt?
An atomur holder tiden bedre enn noen annen klokke. De holder selv tid bedre enn rotasjonen av jorden og bevegelsen av stjernene. Uten atomuret ville GPS-navigasjon være umulig, Internett ville ikke synkronisere, og planets posisjon ville ikke være kjent med nok nøyaktighet for romprober og landingspersoner som skulle lanseres og overvåkes.
En atomur er ikke radioaktiv, den stole ikke på atomavfall. I stedet har en atomur en oscillerende masse og en vår, akkurat som vanlige klokker.
Den store forskjellen mellom en standard klokke i hjemmet ditt og en atomur er at oscillasjonen i en atomur er mellom kjernen til et atom og de omkringliggende elektronene. Denne svingningen er ikke akkurat parallell med balansehjulet og hårspringen til et urverksklokke, men faktum er at begge bruker svingninger for å holde oversikt over forbigående tid. Oscillasjonsfrekvensene i atomet bestemmes av massen av kjernen og tyngdekraften og elektrostatisk "fjær" mellom den positive ladningen på kjernen og elektronmolen som omgir den.
Hva er Typer Atomic Clock?
I dag, selv om det finnes forskjellige typer atomur, forblir prinsippet bak dem alle de samme. Den største forskjellen er knyttet til elementet som brukes og måten å oppdage når energinivået endres. De forskjellige typer atomur omfatter:
Cesium-atomuret benytter en stråle av cesiumatomer. Klokken separerer cesiumatomer med forskjellige energinivåer ved magnetfelt.
Hydrogen-atomuret opprettholder hydrogenatomer på det nødvendige energinivået i en beholder med vegger av et spesielt materiale slik at atomene ikke mister sin høyere energitilstand for fort.
Rubidium atomuren, den enkleste og mest kompakte av alle, bruker en glasscell av rubidiumgass som endrer lysopptaket ved den optiske rubidiumfrekvensen når den omkringliggende mikrobølgefrekvensen er helt riktig.
Den mest nøyaktige kommersielle atomur som er tilgjengelig i dag, bruker cesiumatomet og de normale magnetfelter og detektorer. I tillegg stoppes cesiumatomer fra å zippe frem og tilbake av laserstråler, og reduserer små endringer i frekvens på grunn av Doppler-effekten.
Når var Atomic Clock oppfunnet? atomur
I 1945 foreslo professor Isidor Rabi, professor i Columbia University, at en klokke kunne bli laget av en teknikk han utviklet i 1930s kalt atomstrålemagnetisk resonans. Ved 1949, National Bureau of Standards (NBS, nå National Institute of Standards and Technology, NIST) kunngjorde verdens første atomur ved bruk av ammoniakkmolekylet som kilde til vibrasjoner, og ved 1952 annonserte den den første atomur med cesiumatomer som vibrasjonskilden, NBS-1.
I 1955, National Physical Laboratory (NPL) i England bygde den første cesium-stråle atomur som ble brukt som kalibreringskilde. I løpet av det neste tiåret ble mer avanserte former for atomurene opprettet. I 1967 definerte 13th General Conference on Weights and Measures SI andre på grunnlag av vibrasjoner av cesium-atom; verdens tidsbesparende system hadde ikke lenger et astronomisk grunnlag på det tidspunktet! NBS-4, verdens mest stabile cesium-atomur, ble fullført i 1968, og ble brukt i 1990s som en del av NPL-tidssystemet.
I 1999 begynte NPL-F1 å operere med en usikkerhet om 1.7-delene i 10 til 15th-strømmen, eller nøyaktighet i omtrent ett sekund i 20 millioner år, noe som gjør den til den mest nøyaktige atomur noensinne laget (et skillet som deles med en lignende standard i Paris).
Hvordan måles Atomic Clock Time?
Den riktige frekvensen for den spesifikke cesiumresonansen er nå definert av internasjonal avtale som 9,192,631,770 Hz, slik at når delt med dette nummeret, er utgangen nøyaktig 1 Hz eller 1-syklus per sekund.
Den langsiktige nøyaktigheten som oppnås av moderne cesium atomur (den vanligste typen) er bedre enn ett sekund per en million år. Hydrogen atomuret viser en bedre kortsiktig (en uke) nøyaktighet, omtrent 10 ganger nøyaktigheten av en cesium atomur. Derfor har atomuret økt nøyaktigheten av tidsmåling om en million ganger i forhold til målingene utført ved hjelp av astronomiske teknikker.
Synkronisere til et atomur
Den enkleste måten å synkronisere med en atomur er å bruke a dedikert NTP-server. Disse enhetene vil motta enten det GPS-ataome klokke signalet eller radiobølger fra steder som NIST eller NPL.
Dette innlegget ble skrevet av Richard N Williams
Richard N Williams er en teknisk forfatter og spesialist i NTP Server og tid synkronisering industrien. Richard N Williams på Google+
