Uusi supertarkka atomikello ei heitä edes sekuntia sadassa miljoonassa vuodessa – Näin se toimii
Cesium-kellot auttavat varmistamaan, että jokainen puhelu, osakekauppa ja satelliitti toimii samalla tahdilla.
Yhdysvaltain kansallisen standardointi- ja teknologiainstituutti NISTin kehittämä uusi cesium-atomikello, NIST-F4, mittaa aikaa ennennäkemättömällä tarkkuudella. Kellon poikkeama on alle yksi sekunti sadassa miljoonassa vuodessa.
Kello mittaa aikaa cesium-atomien värähtelystä. Atomit jäähdytetään lasereilla lähes absoluuttiseen nollapisteeseen ja heijastetaan ylöspäin suihkulähdettä muistuttavassa liikkeessä.
Pudotessaan atomit kulkevat mikroaaltosäteilyn läpi, jolloin niiden energiatasot muuttuvat tietyllä taajuudella. Nämä energiatilan muutokset muodostavat kellon ”tikityksen”. Atomit tikittävät tarkalleen 9 192 631 770 kertaa sekunnissa. Tämä cesium-atomien värähtelytaajuus on sekunnin kansainvälisen määritelmän perusta.
NIST on jättänyt Kansainväliselle paino- ja mittatoimistolle (BIPM) hakemuksen, jotta laite hyväksyttäisiin maailman ajanmittauksen ensisijaiseksi taajuusstandardiksi.
Maailmassa on noin 20 cesium-kelloa, jotka yhdessä muodostavat ajanmittauksen perustan ja osallistuvat koordinoidun yleisajan (UTC) ylläpitämiseen. Cesium-kellot auttavat varmistamaan, että jokainen puhelu, osakekauppa ja satelliitti Maan kiertoradalla toimii samalla tahdilla. Pienikin virhe kellojen ajanotossa uhkaa sähkö- ja tietoverkkojen toimintaa tai esimerkiksi lentokoneiden navigointia.
– Atomikellojen aikasignaaleja käytetään kirjaimellisesti miljardeja kertoja päivittäin, aina kellojen ja rannekellojen asettamisesta satojen miljardien dollarien arvoisten sähköisten rahansiirtojen tarkan aikaleimauksen varmistamiseen, kertoo NISTin aika- ja taajuusosaston johtaja Liz Donley.
Ensimmäinen cesium-atomikello alkoi tikittää vuonna 1955, ja vuosien aikana niiden tarkkuutta on hiottu huippuunsa. Tulevaisuudessa, ehkä jo vuoteen 2030 mennessä, ajanmittaus saattaa siirtyä optisiin atomikelloihin, jotka tikittävät entistä nopeammin ja tarkemmin. Optisen atomikellon käyttö voi johtaa ajan perusyksikön sekunnin uuteen määritelmään.
