Atom saati zamanı nasıl ölçer?
Atom saatlerinin tasarımı bir kuvars kristali içerir: büzülür ve
Bunun nasıl çalıştığını anlamak için şunu hatırlamanız gerekir:atomun yapısı. Merkezde pozitif yüklü bir çekirdek vardır; çevresinde ise her biri kendi yörüngesinde olan negatif yüklü elektronlar vardır. Üstelik her biri belirli bir enerji düzeyindedir, yani çekirdeğe olan çekimden dolayı belirli bir miktarda enerjiye sahiptir.
Bu seviye göndererek değiştirilebilir.elektronun daha fazla enerjisi vardır, bunun için örneğin atomu ısıtabilirsiniz. Daha sonra elektron tekrar seviyesine dönecek ve fazlalığı radyasyon şeklinde bırakacaktır. Her şey bu radyasyon üzerine kuruludur: belirli bir frekansı vardır ve bir saatteki sarkacına benzer.
Bugün, atomik saatler rubidyum, stronsiyum, hidrojen atomları üzerinde çalışabilir: prensip bundan değişmez.
Atomik saatlerin tasarımı sürekli geliştirilmektedir, örneğin, her birkaç yüz milyar yılda bir saniye geride kalan bir mekanizma icat edilmiştir.
Atom saati olmadan, Dünya'da ve uzayda navigasyon olmayacak
Atomik saat, öncelikle navigasyon için gereklidir:GLONASS ve GPS, çünkü bu sistemler, bir sinyalin Dünya üzerindeki bir noktadan bir uyduya gitmesi ve geri dönmesi için zaman içindeki mesafeyi belirler. Bir sinyalin A noktasından B noktasına gitmesinin ne kadar sürdüğüne bağlı olarak nesneler arasındaki mesafeyi ölçmek için bir saat kullanılır.
Navigasyon şu anda bir uzay aracının konumunu belirlemek için Dünya üzerindeki buzdolabı büyüklüğündeki atom saatlerini kullanıyor.
Sinyalin uzay aracına ulaşıp Dünya'ya dönmesi bir saatten fazla sürebilir.
Bu verilerden koordinatlar ve talimatlar hesaplanır: bunlar uzay aracına geri gönderilir.
Uzay aracının gemide kendi saati varsa, kendi yörüngesini hesaplayabilecektir. Bu, daha fazla seyahat etmenize ve insanları diğer gezegenlere güvenli bir şekilde taşımanıza izin verecektir.
Atom saatlerini kullanarak gezegenler arasındaki mesafeyi öğrenin
Ancak atom saatlerinin ana müşterisi gökbilimcilerdir. Uzaydaki büyük mesafeleri ölçmek ve belirli bir gezegen veya asteroitten ne kadar uzakta olduğumuzu belirlemek için atom saatlerini kullanıyorlar.
Bunu yapmak için bir sinyal gönderir ve dönüş zamanını kaydederler. Hata bir saniye bile olsa, doğrulukta yaklaşık üç yüz bin kilometre kaybedebilirsiniz.
Bir atom saati karanlık maddeyi bulmanıza nasıl yardımcı olabilir?
Karanlık madde hayatımızı etkileyebilirsıradan bir mesele ve bunun sonuçları olmalı. Bunlardan biri temel fiziksel sabitlerden biri olan ince yapı sabitindeki değişiklik olabilir.
İnce yapı sabiti, elektronun birinci yörüngedeki dönüş hızının ışık hızına oranıdır ve yaklaşık 0,007'dir.
Bilim adamları daha önce bu sabitin her zaman aynı değere eşit olduğuna inanıyordu, ancak son keşiflerin gösterdiği gibi, biraz değişebilir.
Bir teoriye göre karanlık madde, Büyük Patlama sırasında ortaya çıkan uzaydaki topolojik kusurlardır. Sabiti etkileyebilirler.
Bilim adamları birçok atom saati kullandılar, bu nedenleTopoloji kusurlarının uzaydaki uzak nesnelere nasıl etki etmesi gerektiği, uzayda ayrılmış farklı saatlerde farklı şekilde etki etmelidir.
Doğruluğu artırmak için yazarlardoğruluğu artırmak için saatleri birleştirdi ve her biri şu ülkelerden birinde bulunan dört cihazdan oluşan bir ağ oluşturdu: Polonya, ABD, Japonya ve Fransa. Topolojik etkileri analiz etmek için tüm cihazlardan gelen veriler birleştirilir.
Ultra hassas atom saati, uzay-zamanın bozulmasını ölçebilecek
Bilim adamları, yeterince doğru bir atomik saatin, nesnelerin yerçekimi nedeniyle çevredeki alanı nasıl bozduğunu ölçmek için bir araç olarak hizmet edebileceğinden eminler.
Boulder'daki Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki fizikçiler lazer kullandılar ve atomlar için derme çatma bir tuzak yarattılar: çok küçük birkaç bardağa benziyordu.
Doğru frekansta bir lazer ışınına maruz kaldığında binlerce iterbiyum atomu bu kapları doldurur ve yörüngedeki elektronlar bir enerji düzeyinde hareket eder.
Böyle bir sistemde elektronlar daha fazlasını yapacaktır.katrilyon geçiş Lazer "ideal" frekansa ayarlanır ayarlanmaz, bilgilerin lazer radyasyonunun frekansından elektronik bir cihaz tarafından alınabilen ve şifresi çözülebilen bir sinyale, yani saate çevrilmesi başlar.
Bilim adamları lazeri, şimdi elde edilen veriler yerçekiminin uzay-zaman üzerindeki etkisini belirlemeye yardımcı olacak şekilde ayarlayabildiler.
Atom saatleri önemli bir ölçüm aracıdırzaman gibi geçici bir miktar. Bu olmadan, Dünya zamanındaki en ufak değişiklikleri takip etmek veya komşu gezegenlere ve galaksilere olan mesafeyi ölçmek mümkün olmayacaktır.
Ve gelecekte, gezegenlerin kolonizasyonu ve karanlık maddenin incelenmesi için atomik saatler vazgeçilmez hale gelecek.
Ancak hiçbir zaman bir ev aleti haline gelmeleri pek olası değildir.
Daha fazla oku:
Dünya daha hızlı dönmeye başladı: Bu neden oluyor ve bir tehlike var mı?
Hayvanların olası bir asteroit düşüşünden kurtulanların torunları hala Dünya'da yaşıyor
Fizikçiler atomları dünyanın en düşük sıcaklığına soğuttu