Come un orologio atomico misura il tempo
Nel design degli orologi atomici, c'è un cristallo di quarzo: si comprime e
Al centro c'è un nucleo che è caricato positivamente: ci sono elettroni caricati negativamente intorno ad esso, ognuno nella propria orbita.Allo stesso tempo, ognuno di loro si trova a un livello energetico specifico, cioè hauna certa quantità di energia dovuta all'attrazione per il nucleo.
Questo livello può essere modificato inviandopiù energia all'elettrone, per questo puoi, ad esempio, riscaldare l'atomo. Quindi l'elettrone tornerà di nuovo al suo livello e rinuncerà all'eccesso sotto forma di radiazione. Tutto è costruito su questa radiazione: ha una certa frequenza e ricorda il pendolo di un orologio.
Oggi gli orologi atomici possono lavorare su atomi di rubidio, stronzio, idrogeno: il principio non cambia da questo.
Il design degli orologi atomici viene costantemente migliorato, ad esempio è stato inventato un meccanismo che è in ritardo di un secondo ogni diverse centinaia di miliardi di anni.
Senza un orologio atomico, non ci sarà navigazione sulla Terra e nello spazio
L'orologio atomico è necessario principalmente per la navigazione:GLONASS e GPS, poiché questi sistemi determinano la distanza nel tempo per il viaggio di un segnale da un punto sulla Terra a un satellite e ritorno. Un orologio viene utilizzato per misurare la distanza tra gli oggetti in base a quanto tempo impiega un segnale a viaggiare dal punto A al punto B.
Attualmente, un orologio atomico sulla Terra delle dimensioni di un frigorifero viene utilizzato per navigare per individuare la posizione di un veicolo spaziale.
Può volerci più di un'ora prima che il segnale raggiunga il veicolo spaziale e ritorni sulla Terra.
Sulla base di questi dati, vengono calcolate le coordinate e le istruzioni: vengono rispedite al veicolo spaziale.
Se la navicella ha il proprio orologio a bordo, sarà in grado di calcolare la propria traiettoria. Ciò ti consentirà di viaggiare più lontano e di trasportare in sicurezza le persone su altri pianeti.
Scopri la distanza tra i pianeti con l'aiuto degli orologi atomici
Ma il principale cliente degli orologi atomici sono gli astronomi, che usano gli orologi atomici per misurare grandi distanze nello spazio e determinare quanto ci separada un pianeta o asteroide specifico.
Per fare ciò, inviano un segnale e registrano l'ora del suo ritorno. Se l'errore è anche di un secondo, puoi perdere circa trecentomila chilometri di precisione.
Come un orologio atomico può aiutarti a trovare la materia oscura
La materia oscura può influenzare la nostra materia ordinaria, e ci dovrebbero essere delle conseguenze per questo.Uno di questi potrebbe essere un cambiamento nella costante di struttura fine, una delle costanti fondamentali della fisica.
La costante di struttura fine è il rapporto tra la velocità di rotazione dell'elettrone nel primo orbitale e la velocità della luce, ed è pari a circa 0,007.
In precedenza gli scienziati credevano che questa costante fosse sempre uguale alla stessa quantità, ma come hanno dimostrato recenti scoperte, puòcambiare leggermente.
Secondo una teoria, la materia oscura è un difetto topologico nello spazio che si è verificato durante il Big Bang.Possono influenzare il persistente.
Gli scienziati hanno utilizzato più orologi atomici perché i difetti topologici dovrebbero agire in modo diverso su oggetti distanti nello spazio.
Al fine di migliorare la precisione, gli autori hanno combinato gli orologi per migliorare la precisione in una rete di quattro dispositivi, ciascuno situato in uno dei paesi: Polonia, Stati Uniti, Giappone e Francia.I dati provenienti da tutti i dispositivi vengono riuniti per analizzare gli effetti topologici.
L'orologio atomico ultra preciso sarà in grado di misurare la distorsione dello spazio-tempo
Gli scienziati sono fiduciosi che un orologio atomico sufficientemente accurato possa servire come strumento per misurare come gli oggetti, a causa della gravità, distorcono lo spazio circostante.
I fisici del National Institute of Standards and Technology di Boulder hanno usato i laser e hanno creato una trappola improvvisata per gli atomi: sembrava una tazza molto piccola.
Migliaia di atomi di itterbio riempiono queste tazze quando vengono esposti a un raggio laser della frequenza corretta e gli elettroni in orbita spostano un livello di energia.
In un tale sistema, gli elettroni faranno di piùquadrilioni di transizioni. Non appena il laser è sintonizzato sulla frequenza "ideale", inizia la traduzione dell'informazione dalla frequenza della radiazione laser in un segnale che può essere ricevuto e decifrato da un dispositivo elettronico, cioè l'orologio stesso.
Gli scienziati sono stati in grado di sintonizzare il laser in modo che ora i dati ottenuti aiuteranno a determinare l'effetto della gravità sullo spazio-tempo stesso.
Gli orologi atomici sono uno strumento importante per misurare la quantità effimera di tempo.Senza di essa, non sarà possibile tracciare i minimi cambiamenti nel tempo terrestre o misurare la distanza dai pianeti vicinie galassie.
E in futuro gli orologi atomici diventeranno indispensabili per la colonizzazione dei pianeti e lo studio della materia oscura.
Ma è improbabile che diventino mai un gadget domestico.
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