Hur en atomklocka fungerar
Postat av Richard N Williams on December 5th, 2008
Atomklockor används för tusentals applikationer över hela världen. Från att styra satelliter för att ens synkronisera ett datornätverk med hjälp av a NTP-serveratomklockor har förändrat hur vi kontrollerar och styr tid.
När det gäller noggrannhet är en atomur oöverträffad. Digitala kvartsklockor kan hålla rätt tid i en vecka, inte förlora mer än en sekund men en atomur kan hålla tid i miljontals år utan att driva lika mycket.
Atomur arbeta med principen om kvanthopp, en gren av kvantmekanik som säger att en elektron; en negativt laddad partikel, kommer att bana en kärna av en atom (mitten) i en viss slätt eller nivå. När det absorberar eller släpper ut tillräckligt med energi, i form av elektromagnetisk strålning, kommer elektronen att hoppa till ett annat plan - kvantesprånget.
Genom att mäta frekvensen för den elektromagnetiska strålningen som motsvarar övergången mellan de två nivåerna kan tidsförloppet registreras. Cesiumatomer (cesium 133) är föredragna för timing eftersom de har 9,192,631,770-cykler av strålning i varje sekund. Eftersom cesiumatomens energinivåer (kvantstandarderna) alltid är desamma och är så höga, är klockan cesium otroligt exakt.
Den vanligaste formen av atomur som används i världen idag är cesiumfontänen. I denna typ av klocka projiceras ett moln av atomer upp i en mikrovågskammare och får falla ner under tyngdkraften. Laserstrålar saktar ner dessa atomer och övergången mellan atomerens energinivåer mäts.
Nästa generation av atomklockor utvecklas använda jonfälla istället för en fontän. Ioner är positivt laddade atomer som kan fångas av ett magnetfält. Andra element som strontium används i dessa nästa generations klockor och det uppskattas att den potentiella noggrannheten hos en strontiumjonfälla klocka kan vara 1000 gånger den för de nuvarande atomklockorna.
Atomklockor utnyttjas av alla slags tekniker; satellitkommunikation, Global Positioning System och till och med Internethandel är beroende av atomur. De flesta datorer synkroniseras indirekt med en atomur genom att använda a NTP-server. Dessa enheter tar emot tiden från en atomur och distribuerar runt sina nätverk vilket garanterar exakt tid på alla enheter.
Det här inlägget skrevs av Richard N Williams
Richard N Williams är en teknisk författare och en specialist i NTP-server och tid Synkronisering industrin. Richard N Williams på Google+
