2011. augusztus 27. 07:40, Szombat - Balázs Richárd
Az Egyesült Királyság teddingtoni Nemzeti Fizikai Laboratóriumának (NPL) atomórája büszkélkedhet a legnagyobb hosszútávú pontossággal a világon, állapította meg egy tanulmány. Az óra teljesítményéről a Metrologia szaklapban megjelent adatok szerint a britek szerkezete közel kétszer olyan pontos, mint korábban gondolták, 138 millió év alatt kevesebb mint egy másodpercet téved.
Az Egyesült Királyság egyike azon kevés nemzetnek, ami rendelkezik "szabványos másodperccel", ami az SI 1967-es meghatározása szerint a cézium-133 atom 9 192 631 770 rezgésének időtartama alapállapotban, két hiperfinom energiaátmenet között, vagyis egy cézium atomóráról, pontosabban egy "cézium szökőkút" atomóráról beszélünk.
Az NPL CsF2 órájában a céziumatomok százmilliós csoportokban gyűlnek össze, áthaladva egy légüres csövön, az úgynevezett „mikrohullámú üregen” , ahol elektromágneses hullámoknak vannak kitéve, melyek frekvenciáját addig hangolják, amíg el nem érik az energiaátmenetet. Az NPL-CsF2 egy "atomingát" eredményez, amivel összevethető a világ összes órája, biztosítva pontos járásukat. A brit szerkezet körülbelül 2,5 méter magas, az atomok 1 méteres magasságba lökődnek fel, a nagy külső hengerek az órában lévő egymilliomod Kelvin fokra hűtött, lézernyalábokkal fenntartott atomokat a viszonylag nagy, instabil külső mágneses mezőkkel szemben védik.
A pontosítást a párizsi Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatalnál végezték el, ami hat "elsődleges frekvencia szabványból" határozza meg a másodperc definícióját. A brit CsF2 mellett, két atominga működik Franciaországban, egy-egy pedig az Egyesült Államokban, Németországban és Japánban, amihez komoly versengés párosul. A legutóbbi mérésnél, 2010-ben is a brit atomóra rendelkezett a legjobb átlagos hosszú távú pontossággal, az óra bizonytalansága megközelítőleg mindössze 1:2.500.000.000.000.000, az NPL és az amerikai Pennsylvania Állami Egyetem mérései azonban majdnem megduplázták ezt a pontosságot.
A másodperc legszigorúbb definíciója olyan mérési körülményeket szab meg, amiket lehetetlen laboratóriumban elérni. A pontosságot rontja a Doppler-hatása és a mikrohullámú lencsehatás is. "Az általunk mért frekvencia nem feltétlenül egyezik meg a másodperc meghatározásánál leírtakkal, ami megköveteli minden külső mező és zavar kizárását" - magyarázta az NPL részéről a mérésben részt vevő dr. Krzysztof Szymaniec a BBC-nek. "Sok esetben nem tudjuk kizárni ezeket a zavarokat, de pontos méréseket tudunk végezni, amiket kiértékelve el tudjuk végezni a szükséges kiigazításokat"
A csapat legutóbbi munkája a mikrohullámú üreg által keltett hibákat és a mikrohullámú lencsehatást célozta meg, az idő méréséhez használt atomokra ugyanis óhatatlanul hatással vannak a mikrohullámok. A hullámok eloszlásáról készült új modelljükkel a kutatók részletesebb betekintést nyertek a céziumatomok millióinak ütközésekor végbemenő folyamatokról, aminek köszönhetően a szerkezet bizonytalanságát 1:4.300.000.000.000.000-ra csökkentették, ez már annyira pontos, hogy a CsF2-re nem pusztán egy atomóraként, hanem egy atom interferométerként is tekinthetnek.
Az újraértékelést nem csupán a versengés, hanem a jobb szabványok elérése is hajtotta, amik jobb technológiákat eredményeznek, tette hozzá dr. Szymaniec. "Manapság az elektromos egységek meghatározásai pontos frekvenciaméréseken alapulnak, ezért az Egyesült Királyság számára elengedhetetlen egy olyan szabvány- és eljárás sorozat fenntartása, ami megerősíti a műszaki fejlődést" - mondta. "A legpontosabb szabvány kifejlesztése tényének mérhető gazdasági hatásai vannak"
Az Egyesült Királyság egyike azon kevés nemzetnek, ami rendelkezik "szabványos másodperccel", ami az SI 1967-es meghatározása szerint a cézium-133 atom 9 192 631 770 rezgésének időtartama alapállapotban, két hiperfinom energiaátmenet között, vagyis egy cézium atomóráról, pontosabban egy "cézium szökőkút" atomóráról beszélünk.
Az NPL CsF2 órájában a céziumatomok százmilliós csoportokban gyűlnek össze, áthaladva egy légüres csövön, az úgynevezett „mikrohullámú üregen” , ahol elektromágneses hullámoknak vannak kitéve, melyek frekvenciáját addig hangolják, amíg el nem érik az energiaátmenetet. Az NPL-CsF2 egy "atomingát" eredményez, amivel összevethető a világ összes órája, biztosítva pontos járásukat. A brit szerkezet körülbelül 2,5 méter magas, az atomok 1 méteres magasságba lökődnek fel, a nagy külső hengerek az órában lévő egymilliomod Kelvin fokra hűtött, lézernyalábokkal fenntartott atomokat a viszonylag nagy, instabil külső mágneses mezőkkel szemben védik.
A pontosítást a párizsi Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatalnál végezték el, ami hat "elsődleges frekvencia szabványból" határozza meg a másodperc definícióját. A brit CsF2 mellett, két atominga működik Franciaországban, egy-egy pedig az Egyesült Államokban, Németországban és Japánban, amihez komoly versengés párosul. A legutóbbi mérésnél, 2010-ben is a brit atomóra rendelkezett a legjobb átlagos hosszú távú pontossággal, az óra bizonytalansága megközelítőleg mindössze 1:2.500.000.000.000.000, az NPL és az amerikai Pennsylvania Állami Egyetem mérései azonban majdnem megduplázták ezt a pontosságot.
A másodperc legszigorúbb definíciója olyan mérési körülményeket szab meg, amiket lehetetlen laboratóriumban elérni. A pontosságot rontja a Doppler-hatása és a mikrohullámú lencsehatás is. "Az általunk mért frekvencia nem feltétlenül egyezik meg a másodperc meghatározásánál leírtakkal, ami megköveteli minden külső mező és zavar kizárását" - magyarázta az NPL részéről a mérésben részt vevő dr. Krzysztof Szymaniec a BBC-nek. "Sok esetben nem tudjuk kizárni ezeket a zavarokat, de pontos méréseket tudunk végezni, amiket kiértékelve el tudjuk végezni a szükséges kiigazításokat"
A csapat legutóbbi munkája a mikrohullámú üreg által keltett hibákat és a mikrohullámú lencsehatást célozta meg, az idő méréséhez használt atomokra ugyanis óhatatlanul hatással vannak a mikrohullámok. A hullámok eloszlásáról készült új modelljükkel a kutatók részletesebb betekintést nyertek a céziumatomok millióinak ütközésekor végbemenő folyamatokról, aminek köszönhetően a szerkezet bizonytalanságát 1:4.300.000.000.000.000-ra csökkentették, ez már annyira pontos, hogy a CsF2-re nem pusztán egy atomóraként, hanem egy atom interferométerként is tekinthetnek.
Az újraértékelést nem csupán a versengés, hanem a jobb szabványok elérése is hajtotta, amik jobb technológiákat eredményeznek, tette hozzá dr. Szymaniec. "Manapság az elektromos egységek meghatározásai pontos frekvenciaméréseken alapulnak, ezért az Egyesült Királyság számára elengedhetetlen egy olyan szabvány- és eljárás sorozat fenntartása, ami megerősíti a műszaki fejlődést" - mondta. "A legpontosabb szabvány kifejlesztése tényének mérhető gazdasági hatásai vannak"
Megjegyzések
Megjegyzés küldése