جدیدترین استاندارد زمان با استفاده از ساعت اتمی

 موسسه ملی استاندارد و تکنولوژی آمریکا (NIST) یک ساعت اتمی جدید به عنوان استاندارد رسمی برای زمان های غیر نظامی راه اندازی کرده است.
 

به گزارش ایرنا از ساینس، این ساعت اتمی که NIST-F2 نام دارد به اندازه ای دقیق است که در عرض 300 میلیون سال فقط ممکن است یک ثانیه عقب بماند.

بیانیه ای که در آن اطلاعات دقیق NIST-F2 شرح داده شده به دفتر بین المللی اوزان و مقادیر (BIPM) در خارج از پاریس ارسال شده است. دفتر (BIPM) از اطلاعات به دست آمده از ساعت اتمی برای تولید زمان بین المللی و هماهنگ جهانی (UTC) استفاده می کند.

توسعه ساعت اتمی NIST-F2 10 سال به طول انجامیده است و قرار است به زودی جایگزین ساعت NIST-F1 شود که به عنوان استاندارد زمان از سال 1999 تعریف شده بود.

ساعت اتمی F2 دقیقا مانند F1 یک ساعت "fountain clock” و نمونه توسعه یافته ساعت اتمی سزیمی است که برای اولین بار در سال 1950 مورد استفاده قرار گرفت.

موسسه ملی استاندارد و تکنولوژی آمریکا تغییرات متفاوتی را نسبت به ساعت اتمی F1، روی F2 لحاظ کرده است ولی مهمترین تفاوت این دو ساعت اتمی، دماست؛ ساعت F1 در دمای 80 درجه فارنهایت (معادل 27 درجه سانتی گراد) کار می کند ولی دمای ساعت اتمی F2، منهای 316 درجه فارنهایت ( معادل منهای 193 درجه سانتی گراد ) است.

این دمای پایین باعث می شود که میزان تشعشعات محیط کمتر باشد و بدلیل اینکه سرعت اتم ها در دمای پایین کمتر است، ساعت دقیق تر باشد.

ساعت اتمی از یک محفظه لوله ای خلا تشکیل شده است که در انتهای آن 6 لیزر مادون قرمز و یک محفظه به شکل حلقه مملو از امواج مایکروویو قرار دارد.

اتم های سزیم به داخل محفظه تزریق می شوند و لیزر حدود 10 میلیون اتم را جمع آوری کرده و به داخل یک محفظه توپی شکل هدایت می کند. اتم ها درون محفظه سرد می شوند تا به دمای حدود صفر مطلق نزدیک شوند. سپس دو لیزر عمودی باعث می شوند که سیستم حرکتی به سمت بالا و پایین داشته باشد و دلیل نام ساعت اتمی نیز همین حرکت است.

در حین حرکت محفظه توپی شکل به سمت بالا و پایین، اتم ها از میان امواج مایکروویو عبور می کنند و برخی از آنان تحریک می شوند.

هنگامیکه لیزر دوم به اتمها اصابت می کند، اتمهای سزیوم از خود نور ساطع می کنند و می توان این عملکرد را به عنوان فرکانس آنها درنظر گرفت.

به طور دقیق می توان گفت که ساعت اتمی F2 ساعتی برای نشان دادن زمان نیست بلکه توسط این ساعت زمان دقیق یک ثانیه مشخص می شود.

وجود یک ساعت دقیق برای هماهنگ کردن شبکه های انرژی، گوشی های تلفن همراه، GPS، تلویزیون ها و کامپیوترهای دیجیتالی، سفرهای فضایی، معاملات جهانی و بسیاری از فرآیندهای مهم، حایز اهمیت است.