Præcision bliver stadig vigtigere i moderne teknologier og ikke mere end nøjagtighed i tiden. Fra internettet til satellitnavigering er præcis og præcis synkronitet afgørende i den moderne tidsalder.

Faktisk vil mange af de teknologier, som vi tager for givet i dagens verden, ikke være muligt, hvis det ikke var for de mest præcise maskiner, der opfandt - den atomur.

Atomsklokke er bare timekeeping enheder som andre ure eller ure. Men hvad står dem adskilt fra er den nøjagtighed, de kan opnå. Som et groft eksempel vil dit standardmekaniske ur, som et centralt uretårn, glide så meget som et sekund om dagen. Elektroniske ure som digitale ure eller urradioer er mere præcise. Disse typer ur kører et sekund om en uge.

Men når du sammenligner præcisionen af ​​et atomur, hvor et sekund ikke går tabt eller opnået i 100,000 år eller mere, er nøjagtigheden af ​​disse enheder uforlignelig.

Atomiske ure kan opnå denne nøjagtighed ved hjælp af de oscillatorer, de bruger. Næsten alle typer ur har en oscillator. Generelt er en oscillator kun et kredsløb, der regelmæssigt rammer.

Mekaniske ure bruger pendler og fjedre til at give en regelmæssig svingning, mens elektroniske ure har en krystal (normalt kvarts), at når en elektrisk strøm gennemføres, giver en præcis rytme.

Atomiske ure bruger oscillationen af ​​atomer under forskellige energitilstand. Ofte anvendes cæsium 133 (og undertiden rubidium), da den hyperfine overgangssvingning er over 9 milliarder gange et sekund (9,192,631,770), og det ændrer aldrig. Faktisk er det International System of Units (SI) hilser nu officielt et sekund i tiden som 9,192,631,770 cyklusser af stråling fra cæsiumatomet.

Atomiske ure udgør grundlaget for verdens globale tidsplan - UTC (Koordineret Universal Time). Og computernetværk over hele verden forbliver synkroniseret ved at bruge tidssignaler udsendt af atomur og afhentet på NTP tid servere (Network Time Server).

Fortsatte…

Der er dog nogle gange, når en tidsserver kan miste forbindelsen med atomuret og ikke modtage tidskoden i længere tid. Nogle gange kan dette skyldes nedetid fra atomurets styreenheder til vedligeholdelse, eller at nærliggende interferens blokerer transmissionen.

Selvfølgelig jo længere signalet er nede, jo mere potentiel drift kan forekomme på netværket som krystaloscillatoren i NTP-server er det eneste der holder tid. For de fleste applikationer bør dette aldrig være et problem, da den mest forlængede periode med nedetid normalt ikke er mere end tre eller fire timer, og NTP-serveren ikke ville have drevet meget i den tid, og forekomsten af ​​denne nedetid er ret sjælden (måske en gang eller to gange om året).

For nogle ultradefinerede avancerede applikationer begynder rubidiumkrystaloscillatorer imidlertid at blive brugt, da de ikke drev så meget som kvarts. Rubidium (bruges ofte i atomure sig i stedet for cæsium) er langt mere præcis en oscillator end kvarts og giver bedre nøjagtighed for når der ikke er noget signal til en NTP tidsserver hvilket gør det muligt for netværket at opretholde en mere præcis tid.

Rubidium i sig selv er et alkalimetal, der svarer til egenskaber til kalium. Det er meget lidt radioaktivt, selvom det ikke udgør nogen risiko for menneskers sundhed (og bruges ofte til medicinsk billeddannelse ved at injicere det til en patient). Den har en halveringstid på 49 milliarder år (den tid det tager at forfalde med halvdelen - i sammenligning har nogle af de mest dødelige radioaktive materialer halveringstider på under et sekund).

Den eneste reelle fare, der skyldes rubidium er, at den reagerer ret voldsomt mod vand og kan forårsage brand

Oscillatorer har været afgørende for udviklingen af ​​ure og kronologi. Oscillatorer er kun elektroniske kredsløb, der producerer et gentagne elektroniske signal. Ofte anvendes krystaller som kvarts til at stabilisere oscillationsfrekvensen,

Oscillatorer er den primære teknologi bag elektroniske ure. Digitale ure og batteridrevne analoge klokke styres alt sammen af ​​et oscillerende kredsløb, der normalt indeholder en kvartskrystal.

Og mens elektroniske ure er mange gange mere præcise end et mekanisk ur, vil en kvartsoscillator stadig køre med et sekund eller to hver uge.

Atomiske ure selvfølgelig er langt mere præcise. De bruger dog stadig oscillatorer, oftest cæsium eller rubidium, men de gør det i en hyperfin tilstand, ofte frosne i flydende nitrogen eller helium. Disse ure i forhold til elektroniske ure vil ikke køre med endnu en million år (og med de mere moderne atomure 100 millioner år).

For at udnytte denne kronologiske nøjagtighed en netværks tidsserver, der bruger NTP (Network Time Protocol) kan bruges til at synkronisere komplette computernetværk. NTP-servere brug et tidssignal fra enten GPS eller langbølge-radio, der kommer direkte fra et atomur (i tilfælde af GPS genereres tiden i et ur ombord på GPS-satellitten).

NTP-servere Kontroller løbende denne tidskilde, og juster derefter enhederne på et netværk for at matche den pågældende tid. I mellem afstemninger (modtagelse af tidskilden) bruges en standardoscillator af tidsserveren til at holde tid. Normalt er disse oscillatorer kvarts, men fordi tidsserveren er i regelmæssig kommunikation med atomuret, siger hvert minut eller to, så er det normalt ikke en normal drift af en kvartsoscillator, da et par minutter mellem afstemninger ikke ville medføre nogen målbar drift.

Fortsættes ...