Denne artikel forklarer atomklockers oprindelse og funktion, og hvordan de bruges til at synkronisere computernetværk over hele verden ved hjælp af NTP-servere.

I konventionelle elektroniske ure holdes tid ved at køre en elektrisk strøm gennem en oscillator, som frembringer et repetitivt elektrisk signal der derefter styret af en kvartskrystal at holde præcision. Disse krystal oscillatorer er langt mere præcis end mekaniske ure, men vil stadig drive, måske over en anden om ugen.

Til dag-til-dag brug krystal oscillatorer er en fin måde at holde styr på tiden; i den daglige drift af vores liv, en anden gør meget lidt forskel, men som lys eller radiobølger kan rejse 300,000 miles i en anden, nogle høje teknologier såsom satellitnavigation eller global kommunikation, kræver langt mere præcision til at være muligt.

Atomure er en tidtagning enhed, der anvender det kendte atomare resonansfrekvens af et atom til at holde tid. Den første virkelig præcise atomur blev bygget i 1955 på National Physical Laboratory i England og var baseret på cæsium atom -133 som svinger på præcis 9,192,631,770 hvert sekund.

Denne svingning er faktisk et repetitivt signal fra mikrobølge stråling fra elektroner i et atom, når de skifter energiniveauer. En stor del af et atomur er designet til at skabe den rette tilstand til at forårsage og forøge svingninger.
Selvom andre atomer kan anvendes, accepteres oscillationen (9,192,631,770 et sekund) af cæsium-133-atomet nu af det internationale system af enheder som definitionen på et sekund.

Atomcykler er generelt meget store og udgør mange højt tekniske apparater som f.eks. Støvsugere og kræver hele hold af forskere at opretholde og overvåge uret. Hvoraf mange går i kompensation for uønskede bivirkninger som frekvenser af andre atomer døgnet rundt og endog gravitationsudvidelse (hvor ifølge Einsteins teori klokker på forskellige højder kører forskelligt på grund af forskellene i gravitationsfeltet) Dette gør atomkloderne stærkt dyrt.

Heldigvis mange storstilede nationale fysiske laboratorier transmittere radio- tidssignaler fra deres atomure, som kan bruges til at synkronisere standard krystal oscillatorer også.

Atomic ure er også grundlaget for GPS (Global Positioning System) som hver satellit indeholder et atomur så nøjagtige tid er integreret til positionering (en position hvor som helst består af en retning, en hastighed og tid).
GPS-signaler kan også bruges til at registrere et tidssignal. Dette er nu den mest almindelige måde computernetværk bevarer nøjagtig tid, hvilket også er vigtigt i mange meddelelser og applikationer.

De fleste computernetværk bruger en NTP-server (Network Time Protocol) til at synkronisere deres enheder til et atomtids signal modtaget via GPS-netværket.

En universel tidshorisont, UTC (Coordinated Universal Time), er blevet udviklet baseret på den tid fortalt af atomure, TAI (International Atomic Time). UTC tegner sig for den opbremsning af jordens rotation ved at tilføje skudsekunder til TAI for at forhindre den gradvise afdrift af nat til dag (selvom det ville tage 40,000 år eller deromkring), og gør det muligt for hele verden til at kommunikere ved hjælp af den samme tidshorisont.

Dette indlæg blev skrevet af Richard N Williams

Richard N Williams er en teknisk forfatter og specialist i NTP Server og Time Synchronization industrien. Richard N Williams på Google+