حتى وقت قريب ، كانت الساعة الأكثر دقة تعتبر ساعة كمومية ، والتي كانت خاطئة بمقدار ثانية واحدة فقط في 3.7 مليار سنة. تم تجاوزهم بالساعة التجريبية الذرية التي تم تطويرها في الولايات المتحدة الأمريكية ، في ولاية كولورادو.
في عام 2014 ، أعلنت مجموعة من علماء الأبحاث من جامعة كولورادو بولدر والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا عن اختراع ساعة السترونشيوم الذرية. هذه الساعة أكثر دقة 1.5 مرة من سابقاتها.
إذا كان بإمكان مثل هذه الساعة أن تعمل دون توقف لمدة خمسة مليارات سنة ، فلن تتقدم للأمام ولن تتخلف عن الركب لثانية واحدة.
في هذه الساعة الأكثر دقة في العالم ، يتم ترتيب عدة آلاف من ذرات السترونشيوم في سلاسل من حوالي مائة مرشح ، وهي عبارة عن شبكة ضوئية تتكون من شعاع ليزر قوي.
يبلغ تواتر اهتزازات ذرات السترونشيوم 430 مليار مرة في الثانية. بفضل هذا التردد ، أصبحت ساعات السترونتيوم أكثر دقة بكثير من ساعات السيزيوم المعترف بها من قبل المعايير العالمية.
الساعات السترونشيوم مقابل السيزيوم
وفقًا للمعايير الدولية ، تعتبر الساعات الذرية القائمة على السيزيوم أكثر الساعات دقة. مثل ، على سبيل المثال ، ساعات NIST-F1 في كولورادو ، الولايات المتحدة الأمريكية.
تعمل ساعات السترونتيوم الضوئية بترددات أعلى من ساعات السيزيوم التي تستخدم الموجات الدقيقة. نظرًا لدقتها العالية واستقرارها ، قد تحل ساعات السترونتيوم محل السيزيوم ويتم التعرف عليها في جميع أنحاء العالم كمعيار رئيسي لقياس التوقيت العالمي.
كيف يتم قياس كفاءة الساعة الذرية
يتم استخدام معلمتين رئيسيتين لقياس كفاءة الساعة الذرية: الثبات والدقة. يشير الاستقرار إلى كيفية تغير سرعة الساعة بمرور الوقت وهو مهم لعمل الحركة على المدى الطويل. توضح الدقة مدى قرب الساعة من تردد الرنين الذي تهتز فيه الذرات المرتبطة بين مستويات الطاقة.
من حيث الاستقرار والدقة ، تحطم ساعة السترونتيوم التجريبية جميع الأرقام القياسية.
لماذا تحتاج ساعة ذرية
تطورت تقنية قياس الوقت من الأقل إلى الأكثر دقة. في البداية كان يكفي قياس كل ساعة ، ثم أصبح من الممكن قياس الدقائق والثواني.
على الرغم من دقتها العالية ، لا تبدو الساعات الذرية ضرورية جدًا للبشر. لكن هذا فقط للوهلة الأولى.
هذه الدقة في قياس الوقت ضرورية لبعض الأنظمة ، حيث يلعب جزء من المليار من الثانية دورًا مهمًا. على سبيل المثال ، تُستخدم الساعات الذرية لمزامنة تشغيل أنظمة الاتصالات ، وكذلك أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية.
تستخدم الشركات التي تزود الكهرباء التكنولوجيا النووية لتحديد مكان تضرر الأسلاك الكهربائية. يستخدم استكشاف الفضاء تقنية الساعة الذرية لإجراء عمليات رصد راديوية للأجسام الفضائية البعيدة.
التردد هو مفهوم ينطبق على الوقت. هذا هو مقدار الوقت ، هذه هي السرعة التي تعمل بها الساعة. تؤخذ هذه القيمة في الاعتبار في عمليات البث الإذاعي والتلفزيوني لتجنب التداخل بين المحطات والقنوات.
من المستحيل رصد الفضاء باستخدام مسبار داخل النظام الشمسي دون مشاركة الساعات الذرية الدقيقة في محطات الأرض.
يلعب الوقت دورًا مهمًا في ترتيب أنواع مختلفة من النشاط البشري. تتطلب الأسواق المالية حسابات أكثر وأكثر دقة في تحديد توقيت المعاملات.
