Како атомски сат мери време
Дизајн атомских сатова садржи кристал кварца: он се скупља и
Да бисте разумели како ово функционише, морате запамтитиструктура атома. У центру се налази језгро које је позитивно наелектрисано: около се налазе негативно наелектрисани електрони, сваки у својој орбити. Штавише, сваки од њих је на одређеном енергетском нивоу, односно има одређену количину енергије због привлачности језгру.
Овај ниво се може променити слањемвише енергије електрону, за то можете, на пример, загрејати атом. Тада ће се електрон поново вратити на свој ниво и одрећи се вишка у облику зрачења. Све је изграђено на овом зрачењу: има одређену фреквенцију и подсећа на клатно у сату.
Данас атомски сатови могу да раде на атомима рубидијума, стронцијума, водоника: принцип се од овога не мења.
Дизајн атомских сатова се стално побољшава, на пример, измишљен је механизам који заостаје за једну секунду сваких неколико стотина милијарди година.
Без атомског сата неће бити навигације на Земљи и у свемиру
Атомски сат је првенствено потребан за навигацију:ГЛОНАСС и ГПС, будући да ови системи одређују временску удаљеност за сигнал који путује од тачке на Земљи до сателита и назад. Сат се користи за мерење удаљености између објеката на основу времена које је потребно да сигнал пређе од тачке А до тачке Б.
Навигација тренутно користи атомске сатове величине фрижидера на Земљи да одреди локацију свемирске летелице.
Можда ће бити потребно више од сат времена да сигнал стигне до летелице и врати се на Земљу.
Из ових података се израчунавају координате и упутства: шаљу се назад у летелицу.
Ако летелица има сопствени сат на броду, моћи ће да израчуна сопствену путању. Ово ће вам омогућити да путујете даље и безбедно транспортујете људе на друге планете.
Сазнајте растојање између планета помоћу атомских сатова
Али главни купац атомских сатова су астрономи. Они користе атомске сатове за мерење огромних удаљености у свемиру и утврђивање колико смо удаљени од одређене планете или астероида.
Да би то учинили, они шаљу сигнал и бележе време његовог повратка. Ако је грешка чак и на секунду, можете изгубити око три стотине хиљада километара у тачности.
Како вам атомски сат може помоћи да пронађете тамну материју
Тамна материја може утицати на нашеобична ствар и то мора имати последице. Једна од њих може бити промена константе фине структуре, једне од основних физичких константи.
Константа фине структуре је однос брзине ротације електрона у првој орбитали и брзине светлости и износи приближно 0,007.
Научници су раније веровали да је ова константа увек једнака истој вредности, али, како су показала недавна открића, може незнатно да варира.
Према једној теорији, тамна материја је тополошки дефект у свемиру који је настао током Великог праска. Они могу утицати на константу.
Научници су користили неколико атомских сатова, такоКако дефекти топологије треба да делују на удаљене објекте у свемиру морају деловати различито на различитим часовницима одвојеним у простору.
Да би се побољшала тачност, ауторикомбиноване сатове за побољшање тачности у мрежу од четири уређаја, од којих се сваки налази у једној од земаља: Пољској, САД, Јапану и Француској. Подаци са свих уређаја се комбинују за анализу тополошких ефеката.
Изузетно прецизан атомски сат моћи ће да измери изобличење простор-времена
Научници су уверени да довољно прецизан атомски сат може послужити као алат за мерење како објекти због гравитације искривљују околни простор.
Физичари са Националног института за стандарде и технологију у Болдеру користили су ласере и направили импровизовану замку за атоме: изгледало је као неколико веома малих шољица.
Хиљаде атома итербијума пуне ове чаше када су изложене ласерском зраку одговарајуће фреквенције, а електрони у орбити померају један ниво енергије.
У таквом систему електрони ће учинити вишеквадрилион прелаза. Чим се ласер подеси на „идеалну“ фреквенцију, почиње превођење информација са фреквенције ласерског зрачења у сигнал који може да прими и дешифрује електронски уређај, односно сам сат.
Научници су успели да подесе ласер тако да ће сада добијени подаци помоћи у утврђивању утицаја гравитације на само простор-време.
Атомски сатови су важан алат за мерењетако ефемерна величина као што је време. Без тога неће бити могуће пратити ни најмање промене земаљског времена нити мерити растојање до суседних планета и галаксија.
А у будућности ће атомски сатови постати неопходни за колонизацију планета и проучавање тамне материје.
Али мало је вероватно да ће икада постати кућни справица.
Опширније:
Земља се почела брже окретати: зашто се то догађа и постоји ли опасност
Потомци преживелих од могућег пада животиња на астероид још увек живе на Земљи
Физичари су охладили атоме до најниже температуре на свету