Hogyan méri az atomi óra az időt
Az atomórák kialakítása kvarckristályt tartalmaz: összehúzódik és
Ahhoz, hogy megértsük, hogyan működik ez, emlékeznie kellaz atom szerkezete. A központban van egy pozitív töltésű mag: körülötte negatív töltésű elektronok vannak, mindegyik a saját pályáján. Sőt, mindegyikük egy adott energiaszinten van, vagyis van egy bizonyos mennyiségű energiája a maghoz való vonzódás miatt.
Ez a szint küldéssel módosíthatóaz elektronnak több energiája van, ehhez például felmelegítheti az atomot. Ezután az elektron ismét visszatér szintjére, és sugárzás formájában feladja a felesleget. Minden erre a sugárzásra épül: van bizonyos frekvenciája, és egy inga az órában.
Ma az atomórák rubidium, stroncium, hidrogén atomjain dolgozhatnak: az elv ettől nem változik.
Az atomórák kialakítását folyamatosan fejlesztik, például olyan mechanizmust találtak ki, amely több száz milliárd évente egy másodperccel elmarad.
Atomi óra nélkül nem lesz navigáció a Földön és az űrben
Az atomórára elsősorban navigációra van szükség:GLONASS és GPS, mivel ezek a rendszerek határozzák meg az idő távolságát ahhoz, hogy egy jel eljusson a Föld egy pontjáról a műholdra és vissza. Az órát az objektumok közötti távolság mérésére használják annak alapján, hogy mennyi ideig tart egy jel eljutni az A pontból a B pontba.
A navigáció jelenleg hűtőszekrény méretű atomórákat használ a Földön az űrhajó helyének meghatározására.
Több mint egy órába telhet, mire a jel eléri az űrhajót és visszatér a Földre.
Ezekből az adatokból kiszámítják a koordinátákat és az utasításokat: visszaküldik az űrrepülőgépnek.
Ha az űrszonda saját órával rendelkezik a fedélzeten, akkor képes lesz saját pályáját kiszámítani. Ez lehetővé teszi, hogy tovább utazzon, és biztonságosan szállítsa az embereket más bolygókra.
Találja meg a bolygók közötti távolságot atomórák segítségével
Az atomórák fő vásárlója azonban a csillagászok. Atomórák segítségével mérik a hatalmas távolságokat az űrben, és meghatározzák, milyen messze vagyunk egy adott bolygótól vagy aszteroidától.
Ehhez jelet küldenek, és rögzítik a visszatérésének idejét. Ha a hiba akár egy másodpercig is fennáll, akkor körülbelül háromszázezer kilométert veszíthet a pontosságban.
Hogyan segíthet egy atomóra megtalálni a sötét anyagot?
A sötét anyag hatással lehet ránkhétköznapi dolog, és ennek következményei kell hogy legyenek. Az egyik lehet a finomszerkezeti állandó változása, az egyik alapvető fizikai állandó.
A finomszerkezeti állandó az első pályán lévő elektron forgási sebességének és a fénysebességnek az aránya, és körülbelül 0,007.
A tudósok korábban úgy vélték, hogy ez az állandó mindig azonos értékkel egyenlő, de a legutóbbi felfedezések szerint ez kissé változhat.
Az egyik elmélet szerint a sötét anyag a tér topológiai hibája, amely az Ősrobbanás során keletkezett. Befolyásolhatják az állandót.
A tudósok több atomórát használtak, ígyA topológia hibáknak hogyan kell hatniuk a térben lévő távoli objektumokra, eltérően kell hatniuk a térben elválasztott különböző órákra.
A pontosság javítása érdekében a szerzőkkombinált órákat a pontosság javítása érdekében négy eszközből álló hálózatba, amelyek mindegyike az egyik országban található: Lengyelország, USA, Japán és Franciaország. Az összes eszköz adatait kombinálják a topológiai hatások elemzéséhez.
Az ultraprecíz atomóra képes lesz mérni a téridő torzulását
A tudósok biztosak abban, hogy egy kellően pontos atomóra eszközül szolgálhat annak mérésére, hogy a tárgyak a gravitáció hatására hogyan torzítják el a környező teret.
A Boulder-i Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet fizikusai lézereket használtak, és rögtönzött csapdát hoztak létre az atomok számára: úgy nézett ki, mint több nagyon kis csésze.
Ezer itterbium atom tölti meg ezeket a csészéket, ha megfelelő frekvenciájú lézersugárral érintkezik, és a keringő elektronok egy energiaszintet mozgatnak.
Egy ilyen rendszerben az elektronok többre képesekkvadrillió átmenet. Amint a lézert az "ideális" frekvenciára hangolják, megkezdődik a lézersugárzás frekvenciájából származó információ lefordítása egy elektronikus eszközzel fogadható és megfejthető jellé, vagyis maga az óra.
A tudósok be tudták hangolni a lézert úgy, hogy a kapott adatok most segítsenek meghatározni a gravitáció magára a téridőre gyakorolt hatását.
Az atomórák fontos mérési eszközökolyan mulandó mennyiség, mint az idő. Enélkül nem lehet nyomon követni a földi idő legkisebb változásait, és nem lehet mérni a távolságot a szomszédos bolygókhoz és galaxisokhoz.
A jövőben pedig az atomórák nélkülözhetetlenek lesznek a bolygók gyarmatosításához és a sötét anyag tanulmányozásához.
De nem valószínű, hogy valaha is háztartási szerkentyűvé válnak.
Olvass tovább:
A Föld gyorsabban kezdett forogni: miért történik ez, és van -e veszély
Az esetleges aszteroida -esés túlélőinek leszármazottai még mindig a Földön élnek
A fizikusok a világ legalacsonyabb hőmérsékletére hűtötték az atomokat