Hvad er et atomur, og hvordan fungerer det?

Hvis du har læst, hvordan GPS -modtagere fungerer, du ved, at atomure er ekstremt vigtige for systemet. Du hører også ofte om atomure i annoncer for de nye ure, der automatisk synkroniserer sig med atomuret i Boulder, Colorado. Atomure er også vigtige for en række videnskabelige bestræbelser.

Så lad os starte med den generelle opfattelse af et ur. Et urs job er at holde styr på tidens gang. Alle ure gør dette ved at tælle "flåter" af en "resonator".

I et pendulur, resonatoren er et pendul, og tandhjulene i uret holder styr på tiden ved at tælle resonationerne (svingningerne frem og tilbage) af pendulet. Pendulet resonerer normalt med en frekvens på et sving pr. Sekund. Et digitalt ur bruger enten svingningerne på kraftledningen (60 cyklusser pr. Sekund i USA, 50 cyklusser i sekundet i Europa) eller svingningerne af en kvartskrystal som resonator, og tæller ved hjælp af digitale tællere. Urets nøjagtighed bestemmes af resonatorens nøjagtighed ved den angivne frekvens.

An atomur er et ur, der bruger resonansfrekvenserne af atomer som sin resonator. Ifølge Encyclopedia Britannica, resonatoren er "reguleret af frekvensen af ​​den mikrobølgeovn elektromagnetiske stråling udsendt eller absorberet af kvanteovergangen (energiforandring) af et atom eller molekyle." (Se National Institute of Standards and Technology for et diagram og en beskrivelse af processen.)

Fordelen ved denne fremgangsmåde er, at atomer resonerer ved ekstremt konsistente frekvenser. Hvis du tager et atom af cæsium og beder det om at genlyde, det vil genlyde med nøjagtig samme frekvens som ethvert andet atom af cæsium. Cæsium-133 svinger ved 9, 192, 631, 770 cykler i sekundet. Denne form for nøjagtighed er fuldstændig forskellig fra nøjagtigheden af ​​et kvartsur. I et kvartsur, kvartskrystallen er fremstillet således, at dens oscillerende frekvens er tæt på en eller anden standardfrekvens; men fremstillingstolerancer får hver krystal til at være lidt anderledes, og ting som temperatur vil ændre frekvensen. Et cæsiumatom giver altid genlyd ved samme kendte frekvens - det er det, der gør atomure så præcise.

Her er nogle interessante links:

• Sådan fungerer atomure
• Sådan fungerer kvartsure
• Sådan fungerer pendulure
• Sådan fungerer digitale ure
• Inde i et vækkeur
• Sådan fungerer tiden
• Tidsstandardernes "atomalder"
• Fysiklaboratorium:Time &Frequency Division - National Institute of Standards and Technology (Boulder, CO)
• 1997 Nobelprisen i fysik - til udvikling af metoder til afkøling og fældning af atomer med laserlys.
• Den officielle amerikanske tid