Hvordan en atomur måler tid
I utformingen av atomklokker er det en kvartskrystall: den komprimerer og
I midten er det en kjerne som er positivt ladet: det er negativt ladede elektroner rundt den, hver i sin egen bane.Samtidig er hver av dem på et bestemt energinivå, det vil si at den haren viss mengde energi på grunn av tiltrekning til kjernen.
Dette nivået kan endres ved å sendeelektronet har mer energi, for dette kan du for eksempel varme atomet. Da vil elektronet gå tilbake til nivået igjen og gi opp overskuddet i form av stråling. Alt er bygget på denne strålingen: den har en viss frekvens og ligner en pendel i en klokke.
I dag kan atomur arbeide på atomer av rubidium, strontium, hydrogen: prinsippet endres ikke fra dette.
Utformingen av atomur blir stadig forbedret, for eksempel ble det oppfunnet en mekanisme som henger med ett sekund hvert hundre milliarder år.
Uten atomur vil det ikke være noen navigasjon på jorden og i verdensrommet
Atomklokken er først og fremst nødvendig for navigasjon:GLONASS og GPS, siden disse systemene bestemmer avstanden i tid for et signal å bevege seg fra et punkt på jorden til en satellitt og tilbake. Et ur brukes til å måle avstanden mellom objekter basert på hvor lang tid det tar for et signal å bevege seg fra punkt A til punkt B.
For tiden brukes en atomur på jorden på størrelse med et kjøleskap til å navigere for å finne plasseringen av et romfartøy.
Det kan ta mer enn en time før signalet når romfartøyet og returnerer til jorden.
Basert på disse dataene beregnes koordinater og instruksjoner: de sendes tilbake til romfartøyet.
Hvis romfartøyet har sin egen klokke om bord, vil det kunne beregne sin egen bane. Dette vil tillate deg å reise videre og trygt transportere mennesker til andre planeter.
Finn ut avstanden mellom planeter ved hjelp av atomklokker
Men hovedkunden til atomklokker er astronomer, som bruker atomklokker til å måle store avstander i rommet og bestemme hvor mye som skiller ossfra en bestemt planet eller asteroide.
For å gjøre dette sender de et signal og registrerer tidspunktet for retur. Hvis feilen er et sekund, kan du miste omtrent tre hundre tusen kilometer i nøyaktighet.
Hvordan en atomur kan hjelpe deg med å finne mørk materie
Mørk materie kan påvirke vår vanlige materie, og det bør det få konsekvenser for.En av dem kan være en endring i finstrukturkonstanten, en av fysikkens grunnleggende konstanter.
Finstrukturkonstanten er forholdet mellom rotasjonshastigheten til elektronen i den første orbitalen og lysets hastighet, og den er lik ca. 0, 007.
Forskere trodde tidligere at denne konstanten alltid var lik samme mengde, men som nyere funn har vist, kan denendre litt.
Ifølge en teori er mørk materie topologiske defekter i rommet som oppsto under Big Bang.De kan påvirke den vedvarende.
Forskerne brukte flere atomklokker fordi topologidefekter skulle virke annerledes på fjerne objekter i rommet.
For å forbedre nøyaktigheten kombinerte forfatterne klokkene for å forbedre nøyaktigheten i et nettverk av fire enheter, hver lokalisert i et av landene: Polen, USA, Japan og Frankrike.Data fra alle enheter samles for å analysere topologiske effekter.
Ultra-presis atomklokke vil kunne måle forvrengning av rom-tid
Forskere er sikre på at en tilstrekkelig nøyaktig atomur kan tjene som et verktøy for å måle hvordan objekter på grunn av tyngdekraften forvrenger det omkringliggende rommet.
Fysikere ved National Institute of Standards and Technology i Boulder brukte lasere og opprettet en provisorisk felle for atomer: det så ut som flere veldig små kopper.
Tusenvis av ytterbiumatomer fyller disse koppene når de utsettes for en laserstråle med riktig frekvens, og elektroner i bane beveger seg ett energinivå.
I et slikt system vil elektroner gjøre merkvadrillion overganger. Så snart laseren er innstilt på den "ideelle" frekvensen, begynner oversettelsen av informasjon fra laserstrålingens frekvens til et signal som kan mottas og dechiffreres av en elektronisk enhet, det vil si selve klokken.
Forskere var i stand til å stille inn laseren slik at nå innhentede data vil hjelpe til med å bestemme tyngdekraftens effekt på selve romtiden.
Atomklokker er et viktig verktøy for å måle den flyktige mengden tid.Uten det vil det ikke være mulig å spore de minste endringene i jordens tid eller måle avstanden til nabolandeneog galakser.
Og i fremtiden vil atomur bli uunnværlig for kolonisering av planeter og studiet av mørk materie.
Men de vil neppe noen gang bli en husholdningsapparat.
Les mer:
Jorden begynte å snurre raskere: hvorfor skjer dette og er det fare?
Etterkommerne til de overlevende etter et mulig asteroidefall av dyr lever fremdeles på jorden
Fysikere har avkjølt atomer til den laveste temperaturen i verden