Kesäajan lähestyessä näet monia muistutuksia siirtääksesi kellosi tuntia eteenpäin juuri ennen nukkumaan lauantai-iltana. Tämä sai meidät ajattelemaan kelloja, jotka asettavat itsensä. Nämä radio-ohjattavat kellot ovat saatavana laajalle hintaan vain 10 dollaria tai 15 dollaria, ja ne ovat yhä suositumpia, koska ne sopeutuvat automaattisesti ajansiirtoihin ja toimivat käytännössä missä tahansa Yhdysvaltain mannerosassa. Saatat jo omistaa yhden heistä. Mutta et ehkä tiedä kuinka ne toimivat.
Asiaan liittyvä sisältö
- Voiko ääni selittää 350-vuotiaan kellomysterin?
Tämän kellon matalateknologinen ulkonäkö piilee hienostuneen järjestelmän pitämiseksi sen tarkasti sopusoinnussa sen kanssa, mitä Kansallinen standardi- ja teknologiainstituutti pitää virallisena ajankohtana: kello, joka on kalibroitu cesiumatomiryhmittymän liikkumalla Boulderissa, Coloradossa. NIST: n fysikaalisten mittausten laboratoriossa sijaitseva, tämä on virallinen atomikello, ja se pitää aikaa koko maassa.
Hienostunut laite, joka tunnetaan nimellä NIST-F1, on viimeisin korkean teknologian atomikellojen sarjassa, ja se hyväksyttiin virallisesti Yhdysvaltojen aikastandardiksi vuonna 1999. NIST-F1: n tarkkuus paranee jatkuvasti, ja vuodesta 2010 lähtien tutkijat laski, että sen epävarmuus oli vähentynyt siihen pisteeseen, että se ei voita tai menetä sekuntia 100 miljoonan vuoden aikana.
Tämä tarkkuudenaste saavutetaan monimutkaisella teknologisella asennuksella. Vuonna 1967 Kansainvälinen paino- ja mittaustoimisto määritteli virallisesti yhden sekunnin ajan, joka kuluu yhdellä cesiumatomilla siirtymiseen energiatasojen välillä tietyn kerran - ts. Cesiumin luonnollisen resonanssitaajuuden välillä. NIST-F1 tunnetaan cesium-suihkulähdeatomikellona, koska se käyttää suihkulähteen kaltaista laserryhmää cesium-atomien manipulointiin ja tämän taajuuden havaitsemiseen mahdollisimman tarkasti.
Laitteen sisällä kuusi voimakasta laseria on suunnattu cesiumatomia sisältävälle kaasulle, mikä hidastaa niiden liikettä ja jäähdyttää ne lämpötilaan, joka on vain miljoonasosa asteesta absoluuttisen nollan yläpuolella. Seuraavaksi pari pystysuoria lasereita työntää cesiumatomien rypistyneen pallon noin metriä ylöspäin onteloon, joka on täytetty mikroaaltosäteilyllä. Kun se siirtyy taaksepäin alaspäin, toinen laser osoitetaan atomeihin ja havaitsee kuinka monta mikroaallot ovat muuttaneet. Tutkijat kalibroivat mikroaaltotaajuuden maksimoidakseen atomien lukumäärän.
NIST käyttää tätä cesiumin resonanssitaajuuden mittaa virallisena sekuntina Yhdysvaltain primaari-aikastandardissa. Mutta miten se pääsee radio-ohjattavaan kelloasi? Virallinen aikastandardi lähetetään WWVB: lle, NIST: n lyhytaaltoradioasemalle Fort Collinsiin, Colorado. Kerran minuutissa WWVB lähettää viisi antennia lähettämään digitaalisen koodin, joka ilmaisee virallisen ajan - mukaan lukien vuosi, päivämäärä, tunti, minuutti ja se, onko kesäaika voimassa - koko maassa.
Useimmat radio-ohjattavat kellot on ohjelmoitu vastaanottamaan tämä signaali kerran päivässä sisäänrakennetuilla vastaanottimilla ja kalibroimaan aika vastaavasti. Asiantuntijoiden mukaan radio-ohjattava kello toimii parhaiten, kun se sijoitetaan lähetyksen lähdettä kohti olevaa ikkunaa lähellä, Fort Collinsia. Monilla muilla mailla on omat viralliset aikalähetyksensä, jotka perustuvat muihin atomikelloihin.
Kello, joka pysyy tarkkana 100 miljoonaa vuotta, on aika hyvä, eikö niin? Ei NIST: lle. Vuonna 2010 he ilmoittivat edistyksestä uuden "kvanttilogiikkakellon" kehittämisessä, joka pitää aikaa yhden alumiiniatomin perusteella. Uusi kello ei saavuta eikä menetä sekuntia yli 3, 7 miljardia vuotta, tutkijat kertovat antaen sille maailman tarkan kellon otsikon.
Joten tänä vuonna, jos kellosi hyppää automaattisesti tunnilla eteenpäin sunnuntaina kello 2, muista, että laserien ja atomien monimutkainen asennus tuhansien mailien päässä on syy siihen. Olemme varmasti edenneet kaukana aurinkokellojen ja kellojen katselusta.
