Czy wiesz czym jest zegar atomowy? I dlaczego jest uznawany za jeden z najdokładniejszych? Dzisiaj postaram się przybliżyć historię tego niesamowitego urządzenia i przedstawić mechanizm jego działania, który, sądząc po samej nazwie, może wydawać się skomplikowany.

Zegar atomowy - co to takiego?

Zegar atomowy to urządzenie, które opiera swoje działanie na zliczaniu okresów atomowego wzorca częstotliwości. Bazuje na oscylacji stanów energetycznych atomu cezu. Co ciekawe, kilka lat temu został uruchomiony najdokładniejszy zegar atomowy w Polsce, dzięki czemu dołączyła ona do wąskiego grona państw posiadających najbardziej precyzyjne modele. W Obserwatorium Astrogeodynamicznym CBK PAN w Borówcu rozpoczęła pracę fontanna cezowa. Jest ona wyposażona w komorę próżniową, w której chmura atomów cezu zostaje wyrzucona do góry, a kiedy opada, oświetla ją promieniowanie mikrofalowe. Jego odpowiednia częstotliwość sprawia, że atomy zaczynają świecić. Mikrofale dostrojone do rezonansowej częstotliwości, która uaktywnia najwięcej atomów cezu, daje najbardziej precyzyjny wzorzec sekundy. Od drugiej połowy lat 60. XX wieku jest ona definiowana jako 9 192 631 770 okresów promieniowania atomu cezu-133. Odchylenie polskiego zegara wynosi 1 sekundę na 150-250 mln lat.

Historia zegara atomowego

Pierwszy zegar atomowy powstał w 1949 roku w amerykańskim Narodowym Biurze Standaryzacji. Do działania wykorzystywał linię spektralną amoniaku. Cechowała go mniejsza dokładność niż ówczesne zegary kwarcowe, ale celem jego powstania było przede wszystkim zaprezentowanie koncepcji. Wskazywał czas w formie zegara ściennego, który był połączony z całą konstrukcją. Współczesne modele są już tak dokładne, że ich odchylenie wynosi 1 sekundę w ciągu Wieku Wszechświata, który jest liczony w miliardach lat.

Pierwszym dokładnym zegarem atomowym był model stworzony w 1955 roku przez Louisa Essena w National Physical Laboratory w Anglii. Do działania wykorzystywał on właśnie atomy cezu, co doprowadziło do przyjęcia na całym świecie opartej na czasie atomowym definicji sekundy.

W 2004 roku amerykańscy naukowcy zaprezentowali miniaturowy zegar atomowy. Jego komora z cezem ma wielkość ziarenka ryżu, a objętość całego układu to 1 cm sześcienny. Odchylenie wynosi 1 sekundę na około 300 lat. Model potrzebuje tylko 75 mW mocy do działania, co oznacza, że mógłby być zasilany baterią.

Zastosowanie zegara atomowego

Ponieważ zegary atomowe są drogie, rzadko używa się ich w normalnym życiu. Ich dokładność nie jest niezbędna podczas wykonywania zwykłych, codziennych czynności. Zegary ścienne są w tym przypadku wystarczająco dokładne. Kiedy potrzebny jest dokładny czas, częściej tworzy się rozwiązania oparte na czasie atomowym i przekazujące informacje za pomocą fal radiowych lub Internetu - są to np. systemy nawigacji GPS, GLONASS lub Galileo. Zegary atomowe służą także do wyznaczania międzynarodowej skali czasu atomowego TAI i UTC.

Zegar atomowy - precyzja na najwyższym poziomie

Jak widzisz, czasomierze atomowe wykorzystują do swojego działania sprawdzone rozwiązania, które zapewniają im największą dokładność spośród wszystkich istniejących zegarów. Sprawia to, że na ich podstawie ustala się czas na całym świecie i tworzy systemy satelitarne.