Μέχρι πρόσφατα, το πιο ακριβές ρολόι θεωρήθηκε κβαντικό ρολόι, το οποίο ήταν λάθος μόνο 1 δευτερόλεπτο σε 3,7 δισεκατομμύρια χρόνια. Ξεπεράστηκαν από το ατομικό πειραματικό ρολόι που αναπτύχθηκε στις ΗΠΑ, στην πολιτεία του Κολοράντο.
Το 2014, μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder και το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας ανακοίνωσαν την εφεύρεση του ατομικού ρολογιού στροντίου. Αυτό το ρολόι είναι 1,5 φορές πιο ακριβές από τα προηγούμενα.
Εάν ένα τέτοιο ρολόι θα μπορούσε να λειτουργήσει χωρίς διακοπή για πέντε δισεκατομμύρια χρόνια, τότε δεν θα προχωρούσε και δεν θα καθυστερούσε για ένα δευτερόλεπτο.
Σε αυτό το πιο ακριβές ρολόι στον κόσμο, αρκετές χιλιάδες άτομα στροντίου τοποθετούνται σε αλυσίδες περίπου εκατό φίλτρων, τα οποία είναι ένα οπτικό πλέγμα που σχηματίζεται από μια ισχυρή δέσμη λέιζερ.
Η συχνότητα των δονήσεων των ατόμων στροντίου είναι 430 δισεκατομμύρια φορές ανά δευτερόλεπτο. Χάρη σε αυτήν τη συχνότητα, τα ρολόγια στροντίου είναι πολύ πιο ακριβή από τα ρολόγια καισίου που αναγνωρίζονται από τα παγκόσμια πρότυπα.
Ρολόγια στροντίου εναντίον καισίου
Σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα, τα ατομικά ρολόγια με βάση το καίσιο θεωρούνται τα πιο ακριβή ρολόγια. Αυτά, για παράδειγμα, είναι τα ρολόγια NIST-F1 στο Κολοράντο των ΗΠΑ.
Τα οπτικά ρολόγια στροντίου λειτουργούν σε υψηλότερες συχνότητες από τα ρολόγια καισίου, τα οποία χρησιμοποιούν μικροκύματα. Λόγω της υψηλής ακρίβειας και της σταθερότητάς του, τα ρολόγια στροντίου ενδέχεται να αντικαταστήσουν το καίσιο και να αναγνωριστούν σε όλο τον κόσμο ως το κύριο πρότυπο για τη μέτρηση του παγκόσμιου χρόνου.
Πώς μετράται η απόδοση ενός ατομικού ρολογιού
Δύο βασικές παράμετροι χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της αποτελεσματικότητας ενός ατομικού ρολογιού: σταθερότητα και ακρίβεια. Η σταθερότητα δείχνει πώς αλλάζει η ταχύτητα του ρολογιού με την πάροδο του χρόνου και είναι σημαντική για τη μακροπρόθεσμη λειτουργία της κίνησης. Η ακρίβεια δείχνει πόσο κοντά είναι το ρολόι στη συχνότητα συντονισμού με την οποία τα δεσμευμένα άτομα δονούνται μεταξύ των επιπέδων ενέργειας.
Όσον αφορά τη σταθερότητα και την ακρίβεια, το πειραματικό ρολόι στροντίου σπάει όλα τα αρχεία.
Γιατί χρειάζεστε ένα ατομικό ρολόι
Η τεχνολογία μέτρησης χρόνου έχει εξελιχθεί από λιγότερο σε πιο ακριβή. Αρχικά ήταν αρκετό να μετράτε κάθε ώρα και μετά έγινε δυνατή η μέτρηση λεπτών και δευτερολέπτων.
Παρά την υψηλή ακρίβεια, τα ατομικά ρολόγια δεν φαίνονται τόσο απαραίτητα για τον άνθρωπο. Αλλά αυτό είναι μόνο με την πρώτη ματιά.
Αυτή η ακρίβεια της μέτρησης του χρόνου είναι απαραίτητη για ορισμένα συστήματα, όπου ακόμη και το ένα δισεκατομμύριο του δευτερολέπτου παίζει σημαντικό ρόλο. Για παράδειγμα, τα ατομικά ρολόγια χρησιμοποιούνται για τον συγχρονισμό της λειτουργίας των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων, καθώς και των δορυφορικών συστημάτων πλοήγησης.
Οι εταιρείες που προμηθεύουν ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιούν πυρηνική τεχνολογία για να εντοπίσουν πού έχουν υποστεί ζημιά τα ηλεκτρικά καλώδια. Η εξερεύνηση του διαστήματος χρησιμοποιεί τεχνολογία ατομικού ρολογιού για να κάνει ραδιοφωνικές παρατηρήσεις μακρινών διαστημικών αντικειμένων.
Η συχνότητα είναι μια έννοια που ισχύει για το χρόνο. Αυτό είναι το μέγεθος του χρόνου, αυτός είναι ο ρυθμός με τον οποίο τρέχει το ρολόι. Αυτή η τιμή λαμβάνεται υπόψη στις ραδιοφωνικές και τηλεοπτικές εκπομπές προκειμένου να αποφευχθούν αλληλεπικαλύψεις μεταξύ σταθμών και καναλιών.
Οι παρατηρήσεις του διαστήματος με έναν ανιχνευτή μέσα στο ηλιακό σύστημα είναι αδύνατες χωρίς τη συμμετοχή ακριβών ατομικών ρολογιών στους σταθμούς της Γης.
Ο χρόνος παίζει σημαντικό ρόλο στην ταξινόμηση διαφόρων ειδών ανθρώπινης δραστηριότητας. Οι χρηματοπιστωτικές αγορές απαιτούν όλο και πιο ακριβείς υπολογισμούς για τον καθορισμό του χρόνου συναλλαγών.
