Informatika és tudomány

Hunter

Kisebbek lesznek az atomórák

Egy új módszernek köszönhetően mikroméretűre zsugoríthatók a jelenleg fridzsiderre hasonlító atomórák, a cézium uralmát pedig az alumínium törheti meg.

A világ legpontosabb atomórái az Egyesült Államok Nemzeti Szabvány- és Technológiaügyi Intézetének (NIST) tulajdonában vannak. Ezek az atomórák az úgynevezett "cézium szökőkutak", amik cézium atomfelhőket küldenek át egy mágneses mezőben elhelyezkedő vákuum-kamrán. A nagy atomok, mint a cézium és az alumínium, többszörös energiaszintekkel rendelkeznek, melyek olyan közel esnek egymáshoz, hogy szinte megkülönböztethetetlenek. A mágneses mező két "hiperfinom" állapotra bontja ezeket a szinteket.

A kamrát mikrohullámok járják át, ezek gerjesztik az atomokat, amik fényt bocsátanak ki, amikor az alacsonyabb hiperfinom állapotba süllyednek. A fluoreszkálást maximalizáló mikrohullámú frekvencia határozza meg egy másodperc hosszát, ami a maximális intenzitáshoz tartozó mikrohullámú frekvencia periódusidejének 9.192.631.770-szerese, ezt alakítja egy megfelelő elektronika másodpercekké, percekké, napokká.

A mérés egy hatalmas vákuum-kamrában zajlik, ezért a cézium szökőkutak vaskos szerkezetek, méretük egy köbméter körül mozog, ami jelentős nehézségeket gördít a mágneses mező, valamint az eszköz teljes területén az egységes hőmérséklet fenntartása útjába, ami mérési pontatlanságokhoz vezethet.

Éppen ezért állt elő a Nevadai Egyetem két kutatója, Andrej Derevianko és Kyle Beloy az atomok csapdába ejtésének ötletével, amit lézerek alkalmazásával oldanának meg, így az atomok energia állapotai mindössze pár mikrométer átmérőjű területen is megfigyelhetővé válnának, a kis tér pedig pontosabb méréseket is eredményezne. A módszer persze nem olyan egyszerű, mint a fentebb leírtakból kitűnhet, a lézerek ugyanis egészen bonyolult módon torzítják egy atom energiaszintjeit, lehetetlenné téve egy másodperc meghatározását.

Derevianko és munkatársai azonban megtalálták a megoldást egy olyan lézerfrekvencia felfedezésével, ami mindkét hiperfinom állapotot pontosan ugyanolyan mértékben változtatja. A trükk kiválóan alkalmazható az alumínium és a gallium atomok esetében, a céziummal azonban nem működik tökéletesen. "A szintek közötti energiakülönbség ugyanakkora, mintha az atomok vákuumban lennének" - magyarázta Derevianko. A módszer alkalmazásával a csapat számítása szerint egy másodperc 1506 millió mikrohullám ciklus az aluminium-27, illetve 2678 millió ciklus a gallium-69 esetében.

Bár az atomoknak elég a néhány mikrométeres terület, a lézerek, a hűtő- és számítási berendezések mind jelenlegi méreteikkel járulnak hozzá a végleges mérethez. A csapat szerint így is jelentős előrelépést érnek majd el, az órák szállíthatóvá válnak és alkalmazhatók lesznek az űrbeli kísérletekhez, melyeknél elengedhetetlenek a pontos időzítés vagy időmérés, vegyük csak az Einstein elméleteit igazolandó gravitációs hullám észleléseket.

Tom Heavner, a terület szekértője, aki maga is cézium szökőkutakkal dolgozik, eredetinek és jövőbe mutatónak nevezte a megoldást. "Ez egy nagyon okos módja a régi típusú órák és az új lézer technológia összeolvasztásának" - mondta.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • irkab1rka #81
    Az mindíg viccess, mikor valaki tudományoskodik, és elnyögi, hogy ez az abszolút igazság, vitának helye nincs.

    Miért nem megy az ilyen inkább templomba?

    gondolkodni, érvelni, sőt tévedni meg ér és kész :)
    Ha már kivan a faszod az idióta szignókkal csinálj te is egyet.
  • toto66 #80
    " vita tárgya nem az volt, hogy mennyi az idődilatáció, hanem az hogy van-e egyáltalán. Mivel a kísérlet kimutatta a létezését, kár ezen vitázni"
    Nem, még csak nem is ez a vitat tárgya, hanem az hogy mi okozza azt, hogy mérjük. Én azt állítottam, hogy a hullámoknak egy tulajdonsága. Ha ez igaz, akkor megszünnek azok az ellentmondások, amelyeket felvetettem és amik miatt te úgy gondolod cáfolni akarom az idődilatációt. Igaz, hogy ebben az esetben cáfolódik is, (de ez tőlem függetlenül, mert nem ez a célom) mert kiderül hogy a mérés miatt érzékeljük azt (hiszen hullámokkal mérünk).
    A sivatagban a távolságot teával mérik a beduinok, mi hullámokkal (vagy rezgésekkel) az időt. Ha ezeknek van olyan tulajdonsága, ami a mérésre kihat amikor sebessége van a rendszernek akkor bizony az idődilatációt fogjuk mérni!
    Ha te okosabb vagy akkor mond el, mi nem igaz ebben (volt rá példa, hogy meggyőztek az érvelések)
    Mottó: olyan nincs hogy a gyermek nem érti, csak másképp érti... C:
  • uwu #79
    94-ben már tananyag volt, bár én matek-fizika szakos voltam.

    Ha valaki nem hisz a mérési eredmények statisztikai kiértékelésében az nem az én bajom. Ebben az esetben különben sem számít milyen pontos volt a mérés.
    A vita tárgya nem az volt, hogy mennyi az idődilatáció, hanem az hogy van-e egyáltalán. Mivel a kísérlet kimutatta a létezését, kár ezen vitázni.

    A tudatlan okoskodó sötét barmokat mindig le fogom osztani, mert ez a hobbim.
  • B0nFire #78
    Már csak azért sem érdemes izmozni, mert

    1. az meglehet ugyan, hogy a mostani fizika tananyag része, de például '88-ban még nem volt az! Nem mindenki mostanában volt 8-os.

    2. csak addig lehet róla vitatkozni, míg elmélet. Ha egyszer gyakorlatban is be lesz bizonyítva - ténylegesen, vitathatatlan módon - attól kezdve nincs vita. De addig meddő dolog ezt folytatni, olyan kábé, mint az istenhívők vs pogányok vitája. Nem lehet eldönteni, hogy kinek van igaza.
  • polarka #77
    Ha tudod a távolságodat egy műholdtól, akkor kapsz egy gömbfelületet. A speciális eseteket nem tekintve:
    1. 2 gömbfelület metszése 1 kör
    2. 1 kör és 1 gömbfelület metszete 2 pont (jelen esetben az egyik az űrben van, vagy legalábbis a felszíntől távol)
    Ez alapján, ha az időszinkront már megoldottuk, akkor valóban elég volna 3 műhold, a pontatlan helymeghatározáshoz.

    Egyébként léteznek a vevőbe épített gyorsulásmérő eszközök, amikkel ha takarásba kerülsz(pl. épület), akkor egy darabig képes megmondani, hogy az előző koordinátáidhoz képest hol vagy.

    Viszont arról nem tudok, h van-e olyan szolgáltatás, h a készülék a mobilhálózattól kéri le a pontos időt, h ahhoz szinkronizálódjon. Valaki hallott már ilyesmi 5letről?
  • toto66 #76
    Igazad van, csak az maradt állva, hogy a hullámal mért idő változik a doppler effektus miatt. Köszi!
  • mármindfoglalt #75
    Úgy is átfogalmazhatom, hogy végtelen rövid idő alatt lefutó eseményekkel nem lehet időt mérni, mert nem lehet összeszámolni, hogy hány ilyen események kell lezjlania, amíg el telik egy adott idő. (Például egy másodperc.)

    Persze matematikailag határértékszámítással elvileg kezelhető ez a probléma is, csak azért nem akartam eddig ebbe belemenni, mert ahhoz már elég elvont matematikai formalizmust kell használni, és joggal merülne fel bárkiben a kérdés, hogy ennyire vlóságtól elrugaszkodott lenne a fizika. De valójából nem a fizika a valóságtól elrugaszkodott, hanem az a feltételezés, hogy egy esemény végtelen rövid idő alatt végbemehet.

    De ebből a határesetből sem jön ki az abszolút idő fogalma, mert ha egy esemény az egyik rendszerben t ideig tart, a másikban pedig t' ideig, akkor azt, hogy a két rendszerben mennyire telik másképp az idő, a t'/t határozza meg. (És nem a t'-t) És a t'/t mennyiség adott két rendszer esetén mindig ugyanakkora lesz függetlenül t-től. Így hiába tartunk t-vel nullához, a két rendszerben mért idő aránya, vagyis a t'/t mindig ugyanannyi marad. A t=0, akkor t' is 0, ekkor pedig t'/t=0/0, ami így önmagában nem értelmezhető, csak ha figyelembe vesszük, hogy t és t' milyen véges mennyiségek határértékeként állt elő. Ha véges t,t'-re t'/t=(adott egytől különböző szám), akkor ha t->0 határesetben is úgy tekintjük, hogy t'/t=(adott egytől különböző szám).
  • uwu #74
    Hát tot66, ez szép kis ámokfutás volt:D
    Ezeket az okosságokat te találtad ki, vagy ilyen csúnyán átvertek?
    Ezek sajnos olyan dolgok, amikről hétköznapi környezetben nem tudsz meggyőződni, nehéz az átlagember környezetében bizonyítékot találni, azt javaslom inkább hidd el ás tanuld meg amit a fizikusok már kitaláltak, te ahhoz kevés vagy, hogy megváltsad a világot.
    „Tanulni és nem gondolkodni: hiábavaló fáradság; gondolkodni és nem tanulni pedig: veszedelmes.”
    Konfúciusz
  • mármindfoglalt #73
    Természetesen a lefutási függ a Doppler-effektustól, ezt nem is tagadtam. Csak azt mondtam, hogy a Doppler-effektus mértéke nem függ a frekvenciától. (A két rendszerben mért frekvenciák aránya csak a rendszerek egymáshoz képesti mozgásától, és a jel terjedési sebességétől függ, magától a frekvenciától nem.)

    Amit #69-ben írtam, az nem csak másodpercekre igaz, hanem bármilyen tetszőlegesen választott időegységre. Írhattam volna például évet, vagy nanoszekundumot is, akkor is ugyanúgy igaz lenne. Amit meg te írtál #68-ban, hogy az esemény lefutásának idejével tartasz nullához, és ekkor a másik, mozgó rendszerben mért lefutási idő is tart a nullához, tehát a két idő különbsége is nullához tart, az igaz, de ez csak annyit jelent, hogy ha egy esemény az egyik rendszerben nulla idő alatt lezjlik, akkor a másik rendszerben is nulla idő alatt zajlik le. Ez igaz is, csak nem sokra megyünk vele, mivel a véges idő alatt lezajló eseményekre nem mond semmit ez az állítás, tehát azt sem mondja meg, hogy véges idő mérésénél milyen eltérések lesznek a két rendszer között.
  • toto66 #72
    Ha egy esemény meghatározott rezgésszámból áll, már hogy a fenébe ne függne a lefutási ideje a Dopplerefektustól? Hiszen magasabb freki gyorsabb lefutás!
    Ez magyarázhatja a mért idő lassulását, illetve gyorsulását eltérő rendszerekben.
További bejegyzések a fórumban...