Kde je svetovo najpresnejšie hodiny?
Najpresnejšie hodiny na svete sa nachádzajú v Spojených štátoch. Hodiny bol postavený Národným inštitútom pre štandardy a technológie spolu s University of Colorado, Boulder. Hodiny sú tak precízne, že v priebehu celého veku vesmíru sa nestratí žiadna sekunda. Pre väčšinu ľudí, ktorí žijú podľa dňa, hodiny alebo momentu, sa potreba rozdeliť čas na menšie kúsky na zlepšenie presnosti môže zdať zbytočná. Význam presnosti času však nemožno podceňovať najmä v dnešnom svete, kde technológie s podporou GPS zohrávajú ústrednú úlohu v našom každodennom živote vrátane cestovania a vojenských aplikácií.
História za hodinami
Naše skoré pochopenie časových jednotiek, ako je druhá, bolo založené na technológii, ktorá bola vyvinutá v 40. rokoch a následnom vedeckom konsenze v roku 1967. Druhá bola predtým opísaná ako 0, 000 011 574 stredného slnečného dňa. Nepravidelná rotácia Zeme však spôsobila nepresné meranie času. Dnešné super presné hodiny sú založené na prácach Isidora Rabiho, profesora fyziky Kolumbijskej univerzity, ktorý v 30. rokoch minulého storočia zvládol techniku magnetickej rezonancie atómového lúča. Technika skúmala myšlienku vystavenia subatomárnych častíc špecifickým radiačným frekvenciám, aby sa spustil "skok" v elektrónoch, ktoré normálne prechádzajú okolo jadra atómu. Meranie pohybov bolo presnejšie v porovnaní s klasickými technikami používanými na určenie času. Národný úrad pre štandardy postavil prvé atómové hodiny v roku 1949. Presnosť atómových hodín pomohla vedcom predefinovať druhú ako jednotku času v roku 1967. Súčasná definícia druhej je čas, ktorý uplynie v priebehu 9 192 631 770 radiačných cyklov vytvorených prechod medzi hladinami 133 atómov cézia.
Ako funguje nové hodiny
Nové hodiny optimalizujú predchádzajúce techniky s použitím stroncia 87, ktorého atómy sa nachádzajú na femtosekundách (1 milión miliárd krát za sekundu). Hodiny majú tisíce atómov stroncia v podchladenom stave usporiadanom v 3D mriežke. Atómy sú podráždené, aby začali vibráciu pomocou červeného lasera, ktorý je naladený na frekvenciu stroncia. Vibrácia sa potom odčíta pomocou optického frekvenčného hrebeňa. Hodiny sú také presné, že z 10 kvintilionov by „kliešte“ asi 3, 5 neboli synchronizované.
aplikácia
V minulosti sa zistilo, že atómové hodiny sú dostatočne presné na to, aby kalibráciu účinkov gravitácie na čas vykonali len pohybom nahor a nadol niekoľko centimetrov, a nové hodiny pomôžu lepšie študovať tento fenomén. Presnejšie hodiny tiež ísť dlhú cestu v zlepšovaní GPS a ďalších technológií, ktoré sú závislé na čase. Presné hodiny by sa mohli použiť aj na lepšie pochopenie vnútorných vrstiev Zeme a tým na predpovedanie počasia a sopečnej činnosti. Stále presnejšie hodiny tiež umožňujú vedeckým pracovníkom testovať Einsteinove všeobecné tvrdenia relativity s nádejou na určenie vzťahu medzi kvantovou teóriou a gravitáciou.
