Suveaja lähenedes näete palju meeldetuletusi, et nihutage oma kellasid tund edasi vahetult enne laupäeva õhtul magama jäämist. See pani meid mõtlema kelladele, mis ennast sättisid. Need raadio teel juhitavad kellad, mis on laialdaselt saadaval vaid 10–15 dollari väärtuses, on üha populaarsemaks muutumas, kuna need kohanduvad automaatselt aja nihkega ja töötavad praktiliselt kõikjal USA mandriosas. Teil võib olla juba üks neist. Kuid te ei pruugi teada, kuidas need töötavad.
Seotud sisu
- Kas heli võib selgitada 350-aastase kella müsteeriumi?
Selle kella madala tehnoloogiaga välimus varjab keerukat süsteemi, mis hoiab seda täpselt kooskõlas sellega, mida Riiklik Standardite ja Tehnoloogia Instituut peab ametlikuks ajaks: kell, mis on kalibreeritud tseesiumiaatomite kogumi liikumisega Boulderis, Colorados. NISTi füüsikaliste mõõtmiste laboris asuv ametlik aatomkell on kogu riigi jaoks aeg.
Keerukas aparaat - NIST-F1 - on uusim kõrgtehnoloogiliste aatomkellade reas ja võeti ametlikult kasutusele USA ajastandardina 1999. aastal. NIST-F1 täpsus paraneb pidevalt ja alates 2010. aastast on teadlased arvutas, et selle määramatus on vähenenud nii kaugele, et see ei võida ega kaota sekundit 100 miljoni aasta jooksul.
See täpsusaste saavutatakse keeruka tehnoloogilise seadistusega. 1967. aastal määratles Rahvusvaheline Kaalude ja Mõõtude Büroo ühe sekundi kui aja, mis kulub ühe tseesiumi aatomi üleminekul energiatasemete vahel teatud arv kordi - see tähendab tseesiumi loodusliku resonantssageduse vahel. NIST-F1 tuntakse tseesiumipurskkaevu aatomkellana, kuna see kasutab purskkaevu moodi laserite massiumi tseesiumi aatomitega manipuleerimiseks ja selle sageduse võimalikult täpseks tuvastamiseks.
Seadme sees on kuus võimsat laserit suunatud tseesiumi aatomeid sisaldavale gaasile, aeglustades nende liikumist ja jahutades temperatuurini, mis on vaid miljonendik kraadi absoluutsest nullist kõrgemal. Järgmisena surub vertikaalsete laserite paar tseesiumi aatomite koondunud kuuli umbes meetri võrra ülespoole õõnsusesse, mis on täidetud mikrolainekiirgusega. Kui see triivib tagasi allapoole, osutatakse aatomitele veel üks laser ja see tuvastab, kui palju mikrolainetega neid muudeti. Teadlased kalibreerivad mikrolaine sageduse, et maksimeerida mõjutatud aatomite arvu.
NIST kasutab seda tseesiumi resonantssageduse mõõtmist USA esmase aja normi ametliku sekundina. Kuid kuidas see jõuab teie raadio teel juhitavasse kella? Ametlik kellaajastandard saadetakse NIST-i lühilaineraadiojaama WWVB, Colorado Fort Collinsis. Kord minutis kasutab WWVB viit antenni digitaalse koodi edastamiseks, mis näitab ametlikku kellaaega - sealhulgas aastat, kuupäeva, tundi, minutit ja seda, kas suveaeg on kehtiv - kogu riigis.
Enamik raadio teel juhitavaid kellasid on programmeeritud vastu võtma seda signaali sisseehitatud vastuvõtjatega üks kord päevas ja vastavalt sellele oma aega kalibreerima. Ekspertide sõnul töötab teie raadio teel juhitav kell kõige paremini, kui see asub saateallika Fort Fort Collinsi poole suunatud akna lähedal. Paljudel teistel riikidel on oma ametlikud ajaülekanded, mis põhinevad teistel aatomkelladel.
Kell, mis püsib täpsena 100 miljonit aastat, on päris hea, eks? Mitte NIST jaoks. 2010. aastal teatasid nad edusammudest uue kvantloogilise kella väljatöötamisel, mis hoiab aega ühe alumiiniumi aatomi baasil. Uus kell ei võida ega kaota sekundi jooksul enam kui 3, 7 miljardit aastat, teatavad teadlased, andes sellele maailma täpseima kella tiitli.
Seega, kui teie kell hüppab pühapäeval kell 2:00 automaatselt tunni võrra edasi, pidage meeles, et laserite ja aatomite keerukas seadistamine tuhandete miilide kaugusel on põhjus. Päikesekellade vaatamine ja kellade mähimine on kindlasti pikk tee.
