Presisjon blir stadig viktigere i moderne teknologi og ikke mer enn nøyaktighet i tid. Fra internett til satellittnavigasjon er nøyaktig og nøyaktig synkronisering avgjørende i moderne alder.

Faktisk vil mange av teknologiene som vi tar for gitt i dagens verden, ikke være mulig hvis det ikke var for de mest nøyaktige maskinene oppfunnet - atomur.

Atomic klokker er bare tidevann enheter som andre klokker eller klokker. Men hva står dem fra hverandre er nøyaktigheten de kan oppnå. Som et grovt eksempel vil din standardmekaniske klokke, som et byklokketårn, skyve så mye som en sekund om dagen. Elektroniske klokker som digitale klokker eller klokkeradioer er mer nøyaktige. Disse typer klokke drev et sekund om en uke.

Men når du sammenligner nøyaktigheten til en atomur der et sekund ikke vil gå tapt eller oppnådd i 100,000 år eller mer, er nøyaktigheten av disse enhetene uforlignelig.

Atomklokker kan oppnå denne nøyaktigheten av oscillatorene de bruker. Nesten alle typer klokker har en oscillator. Generelt er en oscillator bare en krets som regelmessig flipper.

Mekaniske klokker bruker pendler og fjærer for å gi regelmessig svingning mens elektroniske klokker har krystall (vanligvis kvarts) at når en elektrisk strøm går gjennom, gir en nøyaktig rytme.

Atomklokker bruker oscillasjon av atomer under forskjellige energitilstander. Ofte brukes cesium 133 (og noen ganger rubidium), da den hyperfine overgangssvingningen er over 9 milliarder ganger i sekundet (9,192,631,770), og dette endres aldri. Faktisk er det Internasjonalt system av enheter (SI) ser nå offisielt et øyeblikk som 9,192,631,770-sykluser av stråling fra cesiumatomet.

Atomklokker gir grunnlaget for verdens globale tidsskala - UTC (Koordinert universell tid). Og datanettverk over hele verden holder seg synkronisert ved bruk av tidssignaler som sendes ut av atomur og hentes på NTP-servere tid (Network Time Server).

Fortsatt ...

Det er imidlertid noen anledninger når en tidsserver kan miste forbindelsen med atomuret og ikke motta tidskoden over en lengre periode. Noen ganger kan dette skyldes nedetid av atomurkontrollerne for vedlikehold eller at nærliggende forstyrrelser blokkerer overføringen.

Tydeligvis jo lenger signalet er nede, desto mer potensiell drift kan forekomme på nettverket som krystalloscillatoren i NTP server er det eneste som holder tid. For de fleste bruksområder bør dette aldri være et problem, siden den lengste perioden nedetid normalt ikke er mer enn tre eller fire timer, og NTP-serveren ikke ville ha drevet mye i den tiden, og forekomsten av denne nedetiden er ganske sjelden (kanskje en gang eller to ganger i året).

Men for noen ultradefinerte applikasjoner med høye endringer, begynner rubidiumkrystalloscillatorer å bli brukt som de ikke driver så mye som kvarts. Rubidium (ofte brukt i atomklokkene seg i stedet for cesium) er langt mer nøyaktig en oscillator enn kvarts og gir bedre nøyaktighet for når det ikke er noe signal til en Ntp tid slik at nettverket kan opprettholde en mer nøyaktig tid.

Rubidium i seg selv er et alkalimetall, tilsvarende i egenskaper til kalium. Det er svært lite radioaktivt selv om det ikke utgjør noen risiko for menneskers helse (og brukes ofte i medisinsk avbildning ved å injisere det i en pasient). Den har en halv levetid på 49 milliarder år (tiden det tar å forfall med halvparten - i sammenligning har noen av de mest dødelige radioaktive stoffene halveringstid på under et sekund).

Den eneste virkelige faren som er forbundet med rubidium er at den reagerer ganske voldsomt mot vann og kan forårsake brann

Oscillatorer har vært avgjørende for utviklingen av klokker og kronologi. Oscillatorer er bare elektroniske kretser som produserer et repeterende elektronisk signal. Ofte blir krystaller som kvarts brukt til å stabilisere oscillasjonsfrekvensen,

Oscillatorer er den primære teknologien bak elektroniske klokker. Digitale klokker og batteridrevne analoge klokker styres av en oscillerende krets som vanligvis inneholder en kvartskrystall.

Og mens elektroniske klokker er mange ganger mer nøyaktige enn en mekanisk klokke, vil en kvartsoscillator fortsatt kjøre med et sekund eller to hver uke.

Atomklokkene selvfølgelig er det langt mer nøyaktig. De bruker likevel oscillatorer, vanligvis cesium eller rubidium, men de gjør det i en hyper fin tilstand ofte frosset i flytende nitrogen eller helium. Disse klokkene i forhold til elektroniske klokker vil ikke skyte med et sekund på enda en million år (og med de mer moderne atomklokkene 100 millioner år).

For å utnytte denne kronologiske nøyaktigheten en nettverkstidsserver som bruker NTP (Network Time Protocol) kan brukes til å synkronisere komplette datanettverk. NTP-servere bruk et tidssignal fra enten GPS eller langbølge-radio som kommer direkte fra en atomur (i tilfelle GPS genereres tiden i en klokke ombord på GPS-satellitten).

NTP-servere Kontroller denne kilden kontinuerlig og juster deretter enhetene på et nettverk for å matche den tiden. Mellom avstemninger (mottar tidskilden) brukes en standardoscillator av tidsserveren til å holde tid. Normalt er disse oscillatorene kvarts, men fordi tidsserveren er i jevn kommunikasjon med atomuren, sier hvert minutt eller to, er normal drift av en kvartsoscillator ikke et problem, da noen få minutter mellom avstemninger ikke ville føre til målbar drift.

To be continued ...