De Atoomklok

For foreign Ham radio stations. Use the Translate Button Right Below to translate this website.

Atoomklok Is Zo Nauwkeurig Dat Het Geen Seconde Zal Verliezen Gedurende 15 Miljard Jaar.

Een atoomklok die de tijd instelt met de teensy-oscillaties van strontium-atomen is zo nauwkeurig en stabiel geworden dat deze de komende 15 miljard jaar geen seconde zal winnen of verliezen.

De strontiumklok, die ongeveer drie keer zo precies is als de vorige recordhouder, heeft nu de kracht om kleine verschuivingen in de tijd te onthullen die worden voorspeld door Einstein’s relativiteitstheorie, waarin staat dat de tijd sneller tikt op verschillende hoogtes op aarde. Die precisie kan wetenschappers helpen om ultragedetailleerde kaarten van de vorm van de aarde te maken.

De Atoomklok

“Onze prestaties betekenen dat we de zwaartekrachtverschuiving kunnen meten wanneer je de klok slechts 2 centimeter [0,79 inch] op het aardoppervlak laat stijgen”, studeerde co-auteur Jun Ye, een fysicus bij JILA, een gezamenlijk instituut van het National Institute of Standards en Technologie en de Universiteit van Colorado, Boulder, zei in een verklaring.

Het team verbeterde ook hoe dicht de ticks bij elkaar pasten, een metriek genaamd stabiliteit, met bijna 50 procent. [5 van de meest precieze klokken ooit gemaakt]

Krankzinnige precisie

Atoomklokken werken meestal door de trillingsfrequentie van atomen te meten, zoals strontium of cesium, terwijl de atomen tussen verschillende energieniveaus springen. Elk atoom schommelt op natuurlijke wijze miljarden of biljoenen keer per seconde op zeer hoge frequenties. Het tellen van deze reguliere beats levert een zeer precieze maatstaf voor de tijd op. Momenteel definieert een cesiumklok bij NIST de tweede, waarbij 1 seconde 9.192.631.770 oscillaties van het cesiumatoom is.

In de nieuwe klok worden duizenden strontiumatomen bij extreem koude temperaturen in essentie vastgezet in een smalle kolom door intens laserlicht. Om de tijd te meten, treft de klok die atomen met precies de juiste frequentie van rood laserlicht om de atomen energieniveaus te laten springen. De vorige versie van de klok gebruikte een vergelijkbare techniek.

Bij deze gelegenheid verbeterden de onderzoekers het ontwerp echter door meetfouten te elimineren die verband houden met een externe elektromagnetische bron bekend als blackbody-straling, die wordt afgegeven door ondoorzichtige objecten die op constante temperaturen worden gehouden. Het team plaatste stralingsschermen rond het apparaat, evenals platina-thermometers in de vacuümslang van de klok, om beter rekening te houden met de extra warmte. De onderzoekers verbeterden ook hun berekeningen van de hoeveelheid straling die zou worden gegenereerd.

De nieuwe klok kan ook op kamertemperatuur worden gebruikt, in tegenstelling tot de cryogene temperaturen die in eerdere versies werden gebruikt.

“Dit is eigenlijk een van de sterkste punten van onze benadering, in die zin dat we de klok in een eenvoudige en normale configuratie kunnen bedienen en tegelijkertijd de onzekerheid van de blackbody-stralingshift tot een minimum kunnen beperken.” Je zei. (Blackbody-straling kan het energieniveau van het atoom beïnvloeden, wat vervolgens de tick rate beïnvloedt.)

De nieuwe recordhouder verliest geen seconde meer dan de huidige leeftijd van het universum. Maar strontiumatomen kloppen op 430 biljoen keer per seconde, dus in theorie is er tenminste ruimte voor meer verbetering.

Relativistische metingen

De nieuwe klok is zo precies dat hij de relativiteit in actie op ongelooflijk kleine schalen kan detecteren. In een concept dat gravitatietijddilatatie wordt genoemd, gaat de tijd sneller voorbij in zwakkere zwaartekrachtvelden, dus hoe hoger de hoogte op aarde, hoe lager de zwaartekracht daar is – en hoe sneller de tijd verstreken is. De huidige klok is zo gevoelig dat deze deze effecten met hoogteverschillen zo weinig kon detecteren als veroorzaakt door het plaatsen van een klein boekje onder de klok.

Als de klok verder kan verbeteren, kan dat meer gedetailleerde metingen van de vorm van de aarde mogelijk maken. Momenteel voeren instrumenten zoals getijdemeters en gravimeters deze taak uit.

 185 Views Totaal,  5 Views Vandaag

☆ Translate ☆