Om du har läst hur GPS -mottagare fungerar, du vet att atomur är extremt viktigt för systemet. Du hör också ofta om atomklockor i annonser för de nya klockorna som automatiskt synkroniserar sig med atomklockan i Boulder, Colorado. Atomklockor är också viktiga för en mängd olika vetenskapliga strävanden.
Så låt oss börja med den allmänna uppfattningen om en klocka. En klocks jobb är att hålla reda på tidens gång. Alla klockor gör detta genom att räkna "fästingar" på en "resonator".
I en pendelklocka, resonatorn är en pendel och kugghjulen i klockan håller koll på tiden genom att räkna pendelns resonationer (svängningarna fram och tillbaka). Pendeln resonerar vanligtvis med en frekvens av en svängning per sekund. En digital klocka använder antingen svängningarna på kraftledningen (60 cykler per sekund i USA, 50 cykler per sekund i Europa) eller svängningarna av en kvartskristall som resonator, och räknar med digitala räknare. Klockans noggrannhet bestäms av resonatorns noggrannhet vid den angivna frekvensen.
Ett atomur är en klocka som använder resonansfrekvenserna för atomer som sin resonator. Enligt Encyclopedia Britannica, resonatorn "regleras av frekvensen för den mikrovågsugns elektromagnetiska strålning som avges eller absorberas av kvantövergången (energiförändring) av en atom eller molekyl." (Se National Institute of Standards and Technology för ett diagram och en beskrivning av processen.)
Fördelen med detta tillvägagångssätt är att atomer resonerar vid ytterst konsekventa frekvenser. Om du tar någon atom av cesium och ber den att resonera, det kommer att resonera med exakt samma frekvens som vilken annan cesiumatom som helst. Cesium-133 oscillerar vid 9, 192, 631, 770 cykler per sekund. Denna typ av noggrannhet skiljer sig helt från noggrannheten hos en kvartsur. I en kvarts klocka, kvartskristallen tillverkas så att dess oscillerande frekvens är nära någon standardfrekvens; men tillverkningstoleranser gör att varje kristall är något annorlunda, och saker som temperatur kommer att ändra frekvensen. En cesiumatom ger alltid resonans vid samma kända frekvens - det är det som gör atomklockor så exakta.
Här är några intressanta länkar:
