Atomic Ure
Historie og udvikling
Atomcykler har været hos os i over halvtreds år nu, og de fleste har hørt om dem og ved, at de er meget præcise, men hvor præcise er de, og hvorfor har vi brug for sådanne præcise ure?
Atomcykler bruges af mange af os, selvom vi ikke er opmærksomme på det. Den tid, de fortæller, er relayed over hele verden og afhentet af tidsservere ved hjælp af protokollen NTP til at synkronisere netværk, er de afgørende for mange teknologier, som f.eks. Global satellitnavigering og tv-signaltiminger.
Før udviklingen af atomuret var de mest præcise timekeeping-enheder elektroniske ure, som ville tabe et sekund eller to hver uge. Disse havde i vid udstrækning erstattet mekaniske ure, som var mindre præcise endnu.
Mennesket har altid haft en fascination for at holde styr på tiden, men at vide det præcise tidspunkt har aldrig været for vigtigt. Et sekund eller endog et minuts forskel påvirker ikke vores daglige liv.
Men som teknologien har udviklet sig, er behovet for mere præcis timekeeping steget. Satellitter, der skal navigeres og kommunikere med jorden fra hundredtusinder og endda millioner af miles væk kræver præcis timing. Lys og derfor kan radiobølger køre 300,000 km hvert sekund, så svage uklarheder i tid kan have massive forskelle.
Det første nøjagtige atomur blev bygget til Storbritanniens Nationale Fysiske Laboratorium i 1955 af Dr. Louis Essen, som baserede sin ur om oscillationen af cæsium-133-atom. Ideen blev faktisk først opfattet så langt tilbage som 1879, da Lord Kelvin foreslog, at tidsopbevaring baseret på hvordan atomer opførte sig, ville være en bedre måde at tælle tidsintervaller på end noget andet.
Den første generation af atomure (også kendt som cæsium oscillatorer) brugte frekvensen af dette atom, som oscillerer 9,192,631,770 gange hvert sekund. Essens model var nøjagtig til et sekund hvert 300 år, men udviklingen af cæsium oscillatoren betyder, at de nu kan opnå nøjagtigheder på et sekund hvert 80 million år.
Men som teknologier bliver mere avancerede, stræber forskerne med at gøre bedre og mere præcise ure. Rubidium-standardklokker tilbyder ikke bedre nøjagtighed end cæsiummodeller, men er mindre og mindre omkostninger (cæsiumoscillatorer findes generelt kun i storskala fysiklaboratorier).
Ure, der bruger et enkelt atom, er blevet udviklet, der giver endnu mere nøjagtighed. Et ur baseret på et enkelt kviksølvatom har opnået nøjagtigheder på et sekund i 400 millioner år, og det forventes, at en ny type strontiumur, der bruger lys, vil blive endnu bedre.
Fremtiden for atomur er stadig større nøjagtighed kombineret med at nedskalere størrelsen og omkostningerne ved dem. Det amerikanske nationale institut for standarder og teknologi (NIST) har afsløret et atomur med chip størrelse, der kan prale med millisekundens nøjagtighed.
Atomsklokker er nu en del af vores liv uden de tidssignaler, de overfører til verden, der hentes af NTP-servere. Moderne kommunikation fra internet shopping og GPS og teknologiske fremskridt som satellitnavigering bliver umuligt.
