Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Najdokładniejszy zegar na świecie

Recommended Posts

W amerykańskim Narodowym Instytucie Standardów i Technologii powstał najdokładniejszy zegar atomowy na świecie. Bazuje on na pojedynczym atomie glinu i jest dwukrotnie bardziej dokładny niż jego wcześniejsza wersja korzystająca z atomu rtęci.

Dokładność nowego zegara wynosi jedną sekundę na około 3,7 miliarda lat.

Urządzenie to druga wersja "zegara z kwantową logiką". Został on tak nazwany, gdyż korzysta technologii obliczeniowych powstających na potrzeby przyszłych komputerów kwantowych.


Zegary atomowe powstające na potrzeby nauki są daleko bardziej dokładne niż standardy czasu wyznaczane dla zastosowań "cywilnych". W USA taki standard wyznacza cezowy zegar NIST-F1, którego dokładność wynosi "zaledwie" 1 sekundę na 100 milionów lat. Paradoksalnie jest on, oficjalnie, najdokładniejszym zegarem na świecie. Międzynarodowa definicja (SI) określająca czym jest sekunda, korzysta właśnie z jednostki opisanej za pomocą zachowania atomu cezu, a więc, formalnie, zegar atomowy oparty na cezie jest najdokładniejszym urządzeniem do odmierzania czasu.

Jak już wspomniano, nowy zegar korzysta z pojedynczego jonu glinu, umieszczonego w pułapce z pola elektrycznego. Jon wibruje z częstotliwością równą częstotliwości fali światła ultrafioletowego, a ta jest 100 000 razy wyższa, niż częstotliwość wykorzystana w NIST-F1 i innych podobnych zegarach na świecie.

Niewykluczone, że w przyszłości cez straci swoją pozycję na rzecz glinu i to właśnie ten pierwiastek posłuży do opracowania nowego międzynarodowego standardu czasu.

Tymczasem badacze z NIST pracują nad pięcioma różnymi zegarami atomowymi, korzystającymi z różnych pierwiastków i charakteryzującymi się różnymi właściwościami.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ten zegar jest zapewne bardziej dokładny od samego czasu, więc i tak po jakimś "czasie" może dojść do pewnych rozbieżności między nimi.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nie jestem ekspertem w tej dziedzinie, ale po co uzyskiwać tak dokładny czas ? Przecież kiedy same opóźnienie przy przekazie informacji z zegarach do urządzeń zewnętrznych może generować losowe opóźnienia na tyle duże, że nie będzie różnicy czy zegar ma dokładność 1s na 100 milionów lat, czy na 3,7 miliardów. Byłym wdzięczny jakby ktoś kto ma jakieś pojęcie w tej dziedzinie objaśnił mi to :D

Share this post


Link to post
Share on other sites

słyszałem ze gdyby zegary w gpsie miały błąd pomiaru na poziomie 1/1 000 000 sekundy to dokładność pomiaru pozycji na ziemi była do 100m...

a błąd na tym poziomie występuje choćby ze względu an grawitację innych planet w naszym układzie słonecznym i cały czas trzeba korygować zegary w satelitach... (jakby ktoś nie pamiętał teorii względności to dylatacje czasu są zależne od prędkości i przyspieszenia, a przyspieszenie wynika z przyłożonych sił w tym grawitacji)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jeszcze niedawno najbardziej precyzyjnym zegarem atomowym był australijski Kriogeniczny Oscylator Szafirowy (Zegar Szafirowy). Teraz fizycy z amerykańskiego Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) stworzyli zegar, który może spóźnić się lub przyspieszyć o 1 sekundę raz na... 14 miliardów lat. O tyle pomyliłby się, gdyby istniał od początku wszechświata. Zegar jest tak stabilny, że odchylenie pomiędzy poszczególnymi pomiarami odcinków czasu może wynieść 0,000000000000000032% na dobę.
      Nowy zegar jest tak precyzyjny, że może posłużyć do wykrywania ciemnej materii, mierzenia fal grawitacyjnych oraz niezwykle precyzyjnego określania kształtu pola grawitacyjnego Ziemi.
      Okazuje się, że jeśli mamy możliwość bardzo precyzyjnego pomiaru czasu, to zyskujemy mikroskop do badania wszechświata, mówi fizyk Andrew Ludlow, szef grupy naukowej, która skonstruowała zegar.
      Pierwszy w historii zegar atomowy powstał w NIST w 1949 roku. Wykorzystywano w nim częstotliwość mikrofal emitowanych przez molekułę amoniaku. Nie był on jednak na tyle precyzyjny, by użyć go do wyznaczaniu standardowego czasu. Pierwszy precyzyjny zegar atomowy, wykorzystujący drgania atomów cezu, powstał w 1955 roku w Wielkiej Brytanii. Pierwsze cezowe zegary atomowe dzieliły sekundę na ponad 9 miliardów odcinków.
      Urządzenie skonstruowane właśnie w NIST to zegar z siecią optyczną, który korzysta z atomów iterbu i dzieli sekundę na... 500 bilionów równych fragmentów. Cez pozwala na zbudowanie wspaniałego zegara atomowego, ale dotarliśmy do fizycznych granic tego pierwiastka. Iterb może podzielić czas na znacznie mniejsze odcinki, zwiększając tym samym precyzję pomiaru, wyjaśnia Ludlow.
      Zegary z siecią optyczną istnieją od około 15 lat i wciąż znajdują się we wczesnej fazie rozwoju. Naukowcy wciąż je dostrajają, zwiększając precyzję.
      W najnowszym zegarze największe postępy uczyniono dzięki zastosowaniu osłony cieplnej opracowanej kilka lat temu przez Ludlowa. Chroni ona atomy iterbu przed temperaturą i polem elektrycznym, które mogą zaburzać ich naturalne drgania. Chcemy być pewni, że gdy mierzymy drgania atomu, to dokonujemy pomiaru tego, co dała nam Matka Natura, co nie jest zaburzane przez wpływy zewnętrzne, dodaje Ludlow.
      Dzięki niezwykłej precyzji drgań zegar oparty na atomie iterbu może wykrywać zmiany w polu grawitacyjnym planety. Jak wiemy z ogólnej teorii względności, czas płynie różnie w zależności od tego, w którym miejscu pola grawitacyjnego się znajdujemy. Na szczycie góry, z dala od jądra Ziemi, płynie on nieco szybciej, niż u jej podnóża.
      Większość zegarów nie jest wystarczająco precyzyjna, by zmierzyć tak niewielką różnicę. A jest ona naprawdę minimalna. Jeśli umieścimy jeden wystarczająco precyzyjny zegar u podnóża góry, a drugi na jej szczycie i oba zegary będzie dzieliło 1000 metrów w pionie, to po 10 latach różnica we wskazanym czasie wyniesie 31/1000000 sekundy.
      Nowy zegar jest tak precyzyjny, że zarejestrowałby różnicę czasu związaną ze zmianą wysokości o... 1 centymetr. Przy tak olbrzymiej precyzji można pokusić się o użycie zegara do wykrywania ciemnej materii i fal grawitacyjnych.
      Mimo tego, że zegar jest niezwykle precyzyjny, jego konstruktorzy nie powiedzieli ostatniego słowa. Mamy już kilka pomysłów, jak można pewne rzeczy przebudować, by uzyskać jeszcze większą precyzję, mówi Ludlow.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Grupa naukowców położyła fundamenty pod skonstruowanie niezwykle dokładnego zegara atomowego. Zegara, który może pomylić się o 1/10 sekundy w ciągu 14 miliardów lat.
      Takie urządzenie byłoby przydatne do nawiązywania bezpiecznej łączności oraz posłużyłoby do zbadania postaw fizyki. Obecnie najdokładniejszy zegar atomowy świata - brytyjski CsF2 - może wykazać odchylenie o 1 sekundę na 138 milionów lat.
      Obecnie używane zegary atomowe są wystarczająco dokładne do większości zastosowań. Są jednak takie dziedziny, w których posiadanie dokładniejszego zegara jest bardzo pożądane - mówi profesor Alex Kuzmich z Georgia Institute of Technology. Oprócz fizyków z Georgii w pracach zespołu brali udział naukowcy z australijskiego University of New South Wales oraz University of Nevada.
      Zegary atomowe do pomiaru czasu wykorzystują drgania elektronów w atomach wywoływane przez działanie laserów. Jednak elektrony są podatne na oddziaływanie pola elektrycznego i magnetycznego, co zaburza ich dokładność. Naukowcy z USA i Australii wpadli na pomysł, by zamiast elektronów wykorzystać neutrony, które są cięższe i gęściej upakowane, zatem mniej podatne na wpływy zewnętrzne. Zegar neutronowy powinien być zatem dokładniejszy od opartego na elektronach.
      W naszym artykule pokazaliśmy, że za pomocą lasera można tak wpłynąć na orientację elektronów, że będziemy mogli wykorzystać neutrony w roli wahadła odmierzającego czas. Jako, że neutrony są gęsto upakowane, czynniki zewnętrzne nie będą miały niemal żadnego wpływu na ich drgania - mówi Corey Campbell, główny autor artykułu.
      Uczeni proponują wykorzystać petahercowy (1015) laser do wzbudzenia jonu toru 229. Taki zegar będzie pracował tylko w bardzo niskich temperaturach, rzędu ułamków kelwina. Zwykle takie temperatury uzyskuje się za pomocą lasera, jednak tutaj będzie to stanowiło problem, gdyż laser jest wykorzystywany do wzbudzenia jonów. Naukowcy zaproponowali użycie jonu toru 232 obok toru 229. Tor 232 reaguje na inną częstotliwość światła lasera niż tor 229. Cięższy jon miałby zostać schłodzony i schłodzić cały system, bez wpływania na oscylacje toru 229.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ken Busseler, chemik z Woods Hole Oceanographic Institute, poinformował o wynikach badań nad wpływem katastrofy elektrowni atomowej w Fukushimie na pobliskie środowisko oceaniczne. W miesiąc po katastrofie w oceanie w miejscu zrzutu wody z elektrowni stwierdzono, że stężenie cezu-137 jest o 45 000 000 razy większe niż normalnie. Jednak w związku z ruchem wód szybko zaczęło ono spadać. W lipcu, cztery miesiące po wypadku, stężenie przekraczało normę już „tylko“ 10 000 razy.
      Najnowsze analizy wykazują, że woda nie stanowi już zagrożenia dla ludzi i zwierząt. Jednak, jak ostrzega Busseler, osady morskie mogą być groźne przez wiele dziesięcioleci. Uczonego martwi jeszcze coś. Od lipca poziom cezu-137 w wodzie utrzymuje się na niemal stałym poziomie. Jego zdaniem, skażona woda wciąż wpływa do oceanu. To najprawdopodobniej woda, która wcześniej wsiąkła w grunt. Wraz z osadami dennymi będzie ona przez długie lata stanowiła zagrożenie.
      Firma TEPCO, operator elektrowni w Fukushimie, ujawniła, że w grunt mogło wsiąknąć nawet 45 ton wody skażonej strontem. Pierwiastek ten koncentruje się w kościach i wywołuje ich nowotwory. Zagrożeniem dla człowieka mogą być zatem małe ryby, które są spożywane wraz z ośćmi.
      Jak pamiętamy, morska woda była wykorzystywana do awaryjnego chłodzenia reaktorów po katastrofie. Mniej skażoną wodę odprowadzano bezpośrednio do oceanu, by zrobić w zbiornikach miejsce na wodę bardziej skażoną. Jednak jej część również wyciekła.
      FIrma TEPCO od czasu wypadku regularnie bada próbki wody. Buesseler i inni naukowcy przygotowali właśnie analizę tych danych. Szczególne obawy budzi cez-137, którego okres połowicznego rozpadu wynosi aż 30 lat. Dla Japończyków, to nie pierwsze zagrożenie tego typu. ZSRR od lat 50. ubiegłego wieku pozbywał się odpadów nuklearnych wrzucając je do oceanu. W latach 60. duże ilości cezu-137 pochodzącego z sowieckiej armii, zostały zatopione niedaleko Japonii. Prowadzone w 2010 roku badania wykazały, że jego koncentracja spadała już do 1,5 Bq/m3. Tymczasem wyciek z Fukushimy spowodował koncentrację rzędu 68 milionów Bq/m3. Nigdy wcześniej takie ilości pierwiastków radioaktywnych nie były obecne w oceanie.
      Naukowcy wzywają do przeprowadzenia badań osadów morskich. Jest to ważne także i z tego powodu, że w japońskiej kuchni dużą rolę odgrywają owoce morza. Tymczasem żyjące przy dnie zwierzęta mogą być przez dziesięciolecia wystawione na zwiększone dawki promieniowania, co w efekcie może zagrozić ludziom.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Najbardziej dokładnym zegarem na świecie jest brytyjski zegar atomowy wykorzystywany przez National Physical Laboratory (NPL). Do takich wniosków doszli autorzy artykułu, który ukaże się w piśmie Metrologia. Zegar jest dwukrotnie bardziej dokładny niż sądzono. Może on spóźnić się lub przyspieszyć o sekundę raz na 138 milionów lat.
      Zegar CsF2 wykorzystuje atomy cezu, a konkretnie ich spin, do odmierzania czasu. Zgodnie z obecnie obowiązującą międzynarodową definicją sekunda to czas potrzebny do uzyskania 9 192 631 770 okresów promieniowania, które odpowiadają przejściom cezu pomiędzy poziomem F=3 i F=4.
      W brytyjskim zegarze atomy cezu łączone są w grupy po około 100 milionów i przesyłane do specjalnej komory, gdzie są poddawane oddziaływniu pola magnetycznego. CsF2 to jeden z sześciu zegarów na świecie, które wyznaczają standardowy czas. Dwa inne zegary znajdują się we Francji oraz po jednym w USA, Niemczech i Japonii. Synchronizacja ich pomiarów jest dokonywana w Międzynarodowym Biurze Wag i Miar.
      Pomiary, dzięki którym wiemy, że brytyjski zegar jest dwukrotnie bardziej dokładny, niż sądzono, i że jest najdokładniejszym zegarem na świecie zostały wykonane przez Krzysztofa Szymańca i jego kolegów z Pennsylvania State University.
×
×
  • Create New...