Hvordan et atomur måler tid
Designet af atomure indeholder en kvartskrystal: den trækker sig sammen og
For at forstå, hvordan dette fungerer, skal du huskeatomets struktur. I midten er der en kerne, der er positivt ladet: rundt omkring er der negativt ladede elektroner, hver i deres kredsløb. Desuden er hver af dem på et bestemt energiniveau, det vil sige, det har en vis mængde energi på grund af tiltrækning til kernen.
Dette niveau kan ændres ved at sendeelektronen har mere energi, til dette kan du f.eks. opvarme atomet. Derefter vender elektronen tilbage til sit niveau igen og opgiver overskuddet i form af stråling. Alt er bygget på denne stråling: den har en vis frekvens og ligner et pendul i et ur.
I dag kan atomure arbejde på atomer af rubidium, strontium, brint: princippet ændrer sig ikke herfra.
Designet af atomure bliver konstant forbedret, for eksempel blev der opfundet en mekanisme, der halter bagud med et sekund hvert flere hundrede milliarder år.
Uden et atomur vil der ikke være nogen navigation på Jorden og i rummet
Atomuret er primært nødvendigt for navigation:GLONASS og GPS, da disse systemer bestemmer afstanden i tide for et signal til at rejse fra et punkt på Jorden til en satellit og tilbage. Et ur bruges til at måle afstanden mellem objekter baseret på, hvor lang tid det tager for et signal at rejse fra punkt A til punkt B.
I øjeblikket bruger navigationen atomure på størrelse med køleskabet på Jorden til at lokalisere et rumfartøjs placering.
Det kan tage mere end en time for signalet at nå rumfartøjet og vende tilbage til Jorden.
Ud fra disse data beregnes koordinater og instruktioner: de sendes tilbage til rumfartøjet.
Hvis rumfartøjet har sit eget ur om bord, vil det være i stand til at beregne sin egen bane. Dette giver dig mulighed for at rejse videre og sikkert transportere mennesker til andre planeter.
Find ud af afstanden mellem planeterne ved hjælp af atomure
Men hovedkunden af atomure er astronomer. De bruger atomure til at måle store afstande i rummet og bestemme, hvor langt væk vi er fra en bestemt planet eller asteroide.
For at gøre dette sender de et signal og registrerer tidspunktet for dets tilbagevenden. Hvis fejlen er lige i et sekund, kan du miste omkring tre hundrede tusinde kilometer i nøjagtighed.
Hvordan et atomur kan hjælpe dig med at finde mørkt stof
Mørkt stof kan påvirke voresalmindelige sager, og det må have konsekvenser. En af dem kan være en ændring i den fine struktur konstant, en af de grundlæggende fysiske konstanter.
Finstrukturkonstanten er forholdet mellem elektronens rotationshastighed i den første orbital og lysets hastighed, og den er cirka 0,007.
Forskere troede tidligere, at denne konstant altid er lig med den samme værdi, men som nyere opdagelser har vist, kan den variere lidt.
Ifølge en teori er mørkt stof topologiske defekter i rummet, der opstod under Big Bang. De kan påvirke konstanten.
Forskere har brugt flere atomure, såHvordan topologidefekter skal virke på fjerne objekter i rummet, må virke forskelligt på forskellige ure adskilt i rummet.
For at forbedre nøjagtigheden, forfatternekombinerede ure for at forbedre nøjagtigheden til et netværk af fire enheder, der hver er placeret i et af landene: Polen, USA, Japan og Frankrig. Data fra alle enheder kombineres for at analysere topologiske effekter.
Ultrapræcist atomur vil kunne måle forvrængning af rumtid
Forskere er overbeviste om, at et tilstrækkeligt præcist atomur kan tjene som et værktøj til måling af, hvordan objekter på grund af tyngdekraften forvrænger det omgivende rum.
Fysikere ved National Institute of Standards and Technology i Boulder brugte lasere og skabte en provisorisk fælde for atomer: den lignede flere meget små kopper.
Tusinder af ytterbiumatomer fylder disse kopper, når de udsættes for en laserstråle med den korrekte frekvens, og elektroner i kredsløb bevæger sig et energiniveau.
I et sådant system vil elektroner gøre merekvadrillion overgange. Så snart laseren er indstillet til den "ideelle" frekvens, begynder oversættelsen af information fra laserstrålingens frekvens til et signal, der kan modtages og dechiffreres af en elektronisk enhed, det vil sige selve uret.
Forskere var i stand til at indstille laseren, så nu de opnåede data vil hjælpe med at bestemme tyngdekraftens effekt på selve rumtiden.
Atomure er et vigtigt måleværktøjsådan en flygtig mængde som tid. Uden det vil det ikke være muligt at spore de mindste ændringer i Jordens tid eller måle afstanden til naboplaneter og galakser.
Og i fremtiden vil atomure blive uundværlige for kolonisering af planeter og undersøgelse af mørkt stof.
Men det er usandsynligt, at de nogensinde bliver en husholdnings -gadget.
Læs mere:
Jorden begyndte at snurre hurtigere: hvorfor sker dette og er der fare
Efterkommere af de overlevende efter et eventuelt asteroidefald af dyr lever stadig på Jorden
Fysikere har afkølet atomer til den laveste temperatur i verden