Kur ir pasaules precīzākais pulkstenis?

Pasaulē visprecīzākais pulkstenis ir atrodams Amerikas Savienotajās Valstīs. Pulksteni uzcēla Nacionālais standartu un tehnoloģiju institūts kopā ar Kolorado Universitāti Boulder. Pulkstenis ir tik precīzs, ka otrs nav pazudis visā Visuma laikmetā. Vairumam cilvēku, kas dzīvo pēc dienas, stundas vai brīža, nepieciešamība sadalīt laiku mazākos gabalos, lai uzlabotu precizitāti, var šķist bezjēdzīga. Laika precizitātes nozīmi tomēr nevar novērtēt par zemu, jo īpaši mūsdienu pasaulē, kur GPS iespējotās tehnoloģijas spēlē centrālo lomu mūsu ikdienas dzīvē, tostarp ceļojumu un militāros lietojumos.

Vēsture aiz pulksteņa

Mūsu agrā izpratne par laika vienībām, piemēram, otro, tika balstīta uz tehnoloģiju, kas tika izstrādāta 1940. gados un pēc tam zinātnisku vienprātību 1967. gadā. Otru iepriekš aprakstīja kā 0, 000, 011, 574 no vidējās saules dienas. Tomēr neregulāra Zemes rotācija izraisīja laika mērījumu neprecizitāti. Šodienas super precīzi pulksteņi ir balstīti uz Kolumbijas universitātes fizikas profesora Isidor Rabi darbu, kurš 1930. gados apguva atomu staru magnētiskās rezonanses tehniku. Šī metode izpēta ideju pakļaut subatomiskās daļiņas specifiskām radiācijas frekvencēm, lai izraisītu "lēcienu" elektronos, kas parasti iet ap atoma kodolu. Kustību mērījumi bija precīzāki, salīdzinot ar klasiskajām metodēm, kas izmantotas laika noteikšanai. Standarta Nacionālais birojs 1949. gadā izveidoja pirmo atomu pulksteni. Atomu pulksteņu precizitāte palīdzēja zinātniekiem no jauna definēt otru kā laika vienību 1967. gadā. Pašreizējā otrās definīcijas definīcija ir laiks, kas beidzas 919231 770 radiācijas ciklu laikā, ko rada pāreja no cēzija 133 atomu līmeņiem.

Kā darbojas jauns pulkstenis

Jaunais pulkstenis optimizē iepriekšējos paņēmienus, izmantojot stronciju 87, kura atomi atzīmējas pie femtosekundēm (1 miljons miljardu reižu sekundē). Pulksteņam ir tūkstošiem stroncija atomu pārkarsētā stāvoklī, kas sakārtots 3D režģī. Atomiem ir iespēja sākt vibrāciju, izmantojot sarkanu lāzeri, kas ir noregulēti atbilstoši stroncija frekvencei. Pēc tam vibrāciju nolasa, izmantojot optisko frekvenču ķemmi. Pulkstenis ir tik precīzs, ka no 10 kvintiljoniem “3, 5” ērču nav sinhronizēti.

Programmas

Agrāk atomu pulksteņi ir atzīti par pietiekami precīziem, lai laikus kalibrētu gravitācijas ietekmi, vienkārši pārvietojot tos uz augšu un uz leju dažus centimetrus, un jaunais pulkstenis palīdzēs labāk izpētīt šo parādību. Precīzāki pulksteņi ļaus arī uzlabot GPS un citas tehnoloģijas, kas ir atkarīgas no laika. Precīzus pulksteņus varētu izmantot arī, lai labāk izprastu Zemes iekšējos slāņus un tādējādi palīdzētu prognozēt laika apstākļus un vulkānisko darbību. Arvien precīzākiem pulksteņiem zinātnieki var pārbaudīt Einšteina vispārējos relativitātes apgalvojumus, cerot noteikt attiecību starp kvantu teoriju un gravitāciju.