Viime aikoihin asti tarkinta kelloa pidettiin kvanttikellona, mikä oli väärä vain sekunnilla 3,7 miljardin vuoden aikana. Ne ylitti USA: ssa, Coloradon osavaltiossa kehitetty atomikokeellinen kello.
Vuonna 2014 ryhmä tutkijoita Colorado Boulderin yliopistosta ja National Institute of Standards and Technology ilmoitti strontiumin atomikellon keksimisestä. Tämä kello on 1,5 kertaa tarkempi kuin edelliset.
Jos tällainen kello voisi toimia pysähtymättä viiden miljardin vuoden ajan, se ei ajoisi eteenpäin eikä jäädä jäljessä yhden sekunnin ajan.
Tässä maailman tarkimmassa kellossa useita tuhansia strontiumiatomeja on järjestetty noin sadan suodattimen ketjuihin, jotka ovat voimakkaan lasersäteen muodostama optinen ristikko.
Strontiumiatomien värähtelytaajuus on 430 miljardia kertaa sekunnissa. Tämän taajuuden ansiosta strontiumkellot ovat paljon tarkempia kuin maailman standardien tunnustamat cesiumkellot.
Strontium vs. cesium kellot
Kansainvälisten standardien mukaan cesiumpohjaisia atomikelloja pidetään tarkimpina kelloina. Tällaisia ovat esimerkiksi NIST-F1-kellot Coloradossa, USA.
Optiset strontiumkellot toimivat korkeammilla taajuuksilla kuin mikroaaltoja käyttävät cesiumkellot. Strontiumkellot voivat korkean tarkkuuden ja vakauden vuoksi korvata cesiumin ja tunnistaa ne kaikkialla maailmassa maailmanajan mittaamisen päästandardina.
Kuinka atomikellon tehokkuus mitataan
Atomikellon tehokkuuden mittaamiseen käytetään kahta pääparametriä: vakaus ja tarkkuus. Vakaus osoittaa, kuinka kellon nopeus muuttuu ajan myötä ja on tärkeää liikkeen pitkäaikaiselle toiminnalle. Tarkkuus osoittaa kuinka lähellä kelloa on resonanssitaajuus, jolla sidotut atomit värisevät energiatasojen välillä.
Vakauden ja tarkkuuden suhteen kokeellinen strontiumkello rikkoo kaikki ennätykset.
Miksi tarvitset atomikelloa
Ajanmittaustekniikka on kehittynyt vähemmän tarkemmaksi. Aluksi riitti mitata joka tunti, sitten oli mahdollista mitata minuutteja ja sekunteja.
Suuresta tarkkuudestaan huolimatta atomikellot eivät näytä ihmisiltä tarpeellisilta. Mutta tämä on vain ensi silmäyksellä.
Tällainen ajanmittauksen tarkkuus on välttämätöntä joillekin järjestelmille, joissa jopa miljardilla sekunnilla on tärkeä rooli. Esimerkiksi atomikelloja käytetään tietoliikennejärjestelmien sekä satelliittinavigointijärjestelmien toiminnan synkronointiin.
Yritykset, jotka toimittavat sähköä, käyttävät ydintekniikkaa paikantamaan sähköjohtojen vaurioitumisen. Avaruustutkimus käyttää atomikellotekniikkaa kauko-avaruuskohteiden radiohavaintojen tekemiseen.
Taajuus on käsite, joka koskee aikaa. Tämä on ajan suuruus, tämä on kellon nopeus. Tämä arvo otetaan huomioon radio- ja televisiolähetyksissä päällekkäisyyksien välttämiseksi asemien ja kanavien välillä.
Avaruuden havainnointi aurinkokunnan sisällä olevalla koettimella on mahdotonta ilman tarkkojen atomikellojen osallistumista maapallon asemille.
Aikalla on tärkeä rooli erilaisen ihmisen toiminnan järjestämisessä. Rahoitusmarkkinat vaativat yhä tarkempia laskelmia liiketoimien ajoituksen määrittämiseksi.
