Kako atomski sat mjeri vrijeme
Dizajn atomskih satova sadrži kvarcni kristal: skuplja se i
Da biste razumjeli kako ovo funkcionira, morate se sjetitistruktura atoma. U središtu se nalazi jezgra koja je pozitivno nabijena: okolo su negativno nabijeni elektroni, svaki u svojoj orbiti. Štoviše, svaki od njih je na određenoj energetskoj razini, odnosno ima određenu količinu energije zbog privlačnosti prema jezgri.
Ova se razina može promijeniti slanjemelektron ima više energije, za to možete, na primjer, zagrijati atom. Tada će se elektron ponovno vratiti na svoju razinu i odreći se viška u obliku zračenja. Sve je izgrađeno na ovom zračenju: ima određenu frekvenciju i nalikuje na njihalo u satu.
Danas atomski satovi mogu raditi na atomima rubidija, stroncija, vodika: princip se od toga ne mijenja.
Dizajn atomskih satova stalno se poboljšava, na primjer, izumljen je mehanizam koji zaostaje za jednu sekundu svakih nekoliko stotina milijardi godina.
Bez atomskog sata neće biti navigacije na Zemlji i u svemiru
Atomski sat potreban je prvenstveno za navigaciju:GLONASS i GPS, budući da ti sustavi određuju vremensku udaljenost za signal koji putuje od točke na Zemlji do satelita i natrag. Sat se koristi za mjerenje udaljenosti između objekata na temelju toga koliko je potrebno signalu da prijeđe od točke A do točke B.
Trenutno navigacija koristi atomske satove veličine hladnjaka na Zemlji kako bi odredila lokaciju svemirske letjelice.
Može proći više od sat vremena da signal stigne do letjelice i vrati se na Zemlju.
Iz tih se podataka izračunavaju koordinate i upute: šalju se natrag u svemirsku letjelicu.
Ako letjelica ima vlastiti sat na brodu, moći će izračunati vlastitu putanju. To će vam omogućiti daljnje putovanje i siguran prijevoz ljudi na druge planete.
Saznajte udaljenost između planeta pomoću atomskih satova
Ali glavni kupac atomskih satova su astronomi. Oni koriste atomske satove za mjerenje velikih udaljenosti u svemiru i utvrđivanje koliko smo daleko od određenog planeta ili asteroida.
Da bi to učinili, šalju signal i bilježe vrijeme njegova povratka. Ako je greška čak i na sekundu, tada možete izgubiti oko tristo tisuća kilometara u točnosti.
Kako vam atomski sat može pomoći da pronađete tamnu materiju
Tamna tvar može utjecati na našeobična stvar i to mora imati posljedice. Jedna od njih može biti promjena konstante fine strukture, jedne od temeljnih fizikalnih konstanti.
Konstanta fine strukture je omjer brzine rotacije elektrona u prvoj orbiti i brzine svjetlosti, a iznosi približno 0,007.
Znanstvenici su ranije vjerovali da je ta konstanta uvijek jednaka istoj vrijednosti, ali, kako su pokazala nedavna otkrića, može malo varirati.
Prema jednoj teoriji, tamna tvar su topološki defekti u svemiru koji su nastali tijekom Velikog praska. Oni mogu utjecati na konstantu.
Znanstvenici su koristili nekoliko atomskih satova, paKako topološki defekti trebaju djelovati na udaljene objekte u svemiru mora djelovati različito na različite satove odvojene u svemiru.
Kako bi poboljšali točnost, autorikombinirani satovi za poboljšanje točnosti u mrežu od četiri uređaja, svaki smješten u jednoj od zemalja: Poljska, SAD, Japan i Francuska. Podaci sa svih uređaja kombiniraju se za analizu topoloških učinaka.
Izuzetno precizan atomski sat moći će mjeriti izobličenje prostor-vremena
Znanstvenici su uvjereni da dovoljno točan atomski sat može poslužiti kao alat za mjerenje kako objekti zbog gravitacije iskrivljuju okolni prostor.
Fizičari s Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju u Boulderu upotrijebili su lasere i napravili improviziranu zamku za atome: izgledala je poput nekoliko vrlo malih šalica.
Tisuće atoma iterbija ispunjavaju ove čaše kada su izložene laserskom zraku odgovarajuće frekvencije, a elektroni u orbiti pomiču se za jednu razinu energije.
U takvom sustavu elektroni će učiniti višekvadriliona prijelaza. Čim je laser podešen na "idealnu" frekvenciju, počinje prevođenje informacija s frekvencije laserskog zračenja u signal koji može primiti i dešifrirati elektronički uređaj, odnosno sam sat.
Znanstvenici su uspjeli podesiti laser tako da će sada dobiveni podaci pomoći u utvrđivanju utjecaja gravitacije na samo prostor-vrijeme.
Atomski satovi važan su mjerni alattako efemerna količina kao što je vrijeme. Bez njega neće biti moguće pratiti ni najmanje promjene u zemaljskom vremenu niti izmjeriti udaljenost do susjednih planeta i galaksija.
A u budućnosti će atomski satovi postati nezamjenjivi za kolonizaciju planeta i proučavanje tamne tvari.
Ali malo je vjerojatno da će ikada postati kućni gadget.
Čitaj više:
Zemlja se počela brže vrtjeti: zašto se to događa i postoji li opasnost
Potomci preživjelih od mogućeg pada životinja na asteroid još uvijek žive na Zemlji
Fizičari su ohladili atome na najnižu temperaturu na svijetu