Atomklokkene
Historie og utvikling
Atomsklokker har vært hos oss i over femti år nå, og de fleste har hørt om dem og vet at de er veldig nøyaktige, men hvor nøyaktige er de og hvorfor trenger vi slike nøyaktige klokker?
Atomklokker brukes av mange av oss selv om vi ikke er klar over det. Tiden de forteller er omdirigert rundt om i verden og hentet av tidsservere ved hjelp av protokollen NTP for å synkronisere nettverk, er de avgjørende for mange teknologier, for eksempel global satellittnavigasjon og TV-signaltiminger.
Før utviklingen av atomuret var de mest nøyaktige tidsinnstillingsenhetene elektroniske klokker som ville miste et sekund eller to hver uke. Disse hadde i stor grad erstattet mekaniske klokker som var mindre nøyaktige fremdeles.
Mennesket har alltid hatt en fascinasjon for å holde orden på tiden, men å vite den nøyaktige tiden har aldri vært for viktig. Et sekund eller til og med et minutts forskjell påvirker ikke våre daglige liv.
Men som teknologien har avansert, har behovet for mer presis tidevann økt. Satellitter som må navigeres og kommunisere med jorden fra hundre tusen og til og med millioner av miles unna krever nøyaktig timing. Lys og derfor radiobølger kan reise 300,000 km hvert sekund, så små feil i tid kan ha store forskjeller.
Den første nøyaktige atomur ble bygget til Storbritannias Nasjonale Fysiske Laboratorium i 1955 av Dr. Louis Essen som baserte sin klokke rundt oscillasjonen av cesium-133-atom. Ideen var faktisk først oppfattet så langt tilbake som 1879 da Lord Kelvin foreslo at tidsbesparelse basert på hvordan atomer oppførte seg, ville være en bedre måte å telle tidsintervaller på enn noe annet.
Den første generasjonen atomklokker (også kjent som cesium oscillatorer) brukte frekvensen av dette atom som oscillerer 9,192,631,770 ganger hvert sekund. Essens modell var nøyaktig til et sekund hvert 300 år, men utviklingen av cesium oscillatoren betyr at de nå kan oppnå nøyaktigheter på ett sekund hvert 80 millioner år.
Likevel som teknologier blir mer avanserte, forsøker forskere å gjøre bedre og mer nøyaktige klokker. Rubidium standard klokker gir ingen bedre nøyaktighet enn cesium modeller, men er mindre og koster mindre (cesium oscillatorer er vanligvis bare å bli funnet i storskala fysikk laboratorier).
Klokker med bare et enkelt atom har blitt utviklet som gir enda mer nøyaktighet. En klokke basert på et enkelt kvikksølvatom har oppnådd nøyaktigheter på ett sekund i 400 millioner år, og det forventes at en ny type strontiumklokke som bruker lys, vil bli enda bedre.
Fremtiden for atomklokker er stadig økende nøyaktighet kombinert med å skalere ned størrelsen og kostnaden av dem. Det amerikanske Nasjonalt institutt for standarder og teknologi (NIST) har avduket en atomklokke med chip størrelse som kan skryte av millisekundens nøyaktighet.
Atomsklokker er nå en del av våre liv uten tidssignaler de overfører til verden som hentes av NTP-servere. Moderne kommunikasjon fra Internett-shopping og GPS og teknologiske fremskritt som satellittnavigasjon vil bli umulig.
