En atomklocka är en mycket exakt klocka som använder atomernas naturliga vibrationer, speciellt cesium-133 atomer, som referens för att mäta tid. Den fungerar baserat på principen om atomresonans.

Arbetsprincip för en atomur:

1. Cesiumatomer:

Atomklockor använder övergångsfrekvensen för cesium-133-atomen. Cesiumatomer är valda för att de uppvisar mycket stabila och exakta frekvenssvängningar.

2. Mikrovågsstrålning:

Klockapparaten inkluderar en mikrovågshålighet som innehåller cesiumatomer. Mikrovågor med specifika frekvenser passerar genom kaviteten.

3. Atomresonans:

När mikrovågornas frekvens matchar den naturliga resonansfrekvensen för cesium-133 atomer (cirka 9 192 631 770 cykler per sekund) absorberar atomerna energi och övergår från ett lägre energitillstånd till ett högre energitillstånd.

4. Frekvensmätning:

Frekvensen av mikrovågsstrålningen som orsakar denna övergång mäts exakt med hjälp av elektroniska kretsar och jämförs med referensfrekvensen.

5. Frekvensstandarder:

Det internationella enhetssystemet (SI) definierar en sekund som varaktigheten av 9 192 631 770 cykler av denna speciella cesium-133-övergång. Denna etablerade standard säkerställer att atomur håller exceptionellt exakt tid.

6. Synkronisering av atomklockan:

Atomklockor kan synkroniseras med varandra genom signaler som överförs via olika metoder, inklusive GPS-satelliter (Global Positioning System) eller specialiserade kommunikationsnätverk.

Atomklockornas anmärkningsvärda precision har gjort dem avgörande i vetenskaplig forskning, navigering, kommunikationssystem och andra tillämpningar där exakt tidtagning är avgörande.