Når sommertid nærmer sig, vil du se mange påmindelser om at flytte dine ure en time frem, lige inden du går i søndag lørdag aften. Dette fik os til at tænke på de ure, der satte sig. Disse radiokontrollerede ure fås bredt til rådighed for så lidt som $ 10 eller $ 15, da de tilpasser sig automatisk til tidsskift og vil arbejde praktisk talt overalt i det kontinentale USA. Du kan godt eje en af dem allerede. Men du ved muligvis ikke, hvordan de fungerer.
Relateret indhold
- Kan lyd forklare et 350 år gammelt urmystery?
Dette urs low-tech-udseende skjuler et detaljeret system til at holde det nøjagtigt i overensstemmelse med, hvad National Institute of Standards and Technology anser for officiel tid: et ur, der er kalibreret af bevægelsen af en klump cæsiumatomer i Boulder, Colorado. Huset ligger i NISTs fysiske målelaboratorium og er det officielle atomur, og det holder tid for hele landet.
Det sofistikerede apparat - kendt som NIST-F1 - er det seneste inden for en række højteknologiske atomur og blev officielt vedtaget som USAs tidsstandard i 1999. Nøjagtigheden af NIST-F1 forbedres konstant, og fra 2010 forskere beregnet, at usikkerheden var reduceret til det punkt, at det hverken vinder eller taber et sekund i løbet af 100 millioner år.
Denne grad af nøjagtighed opnås ved en kompleks teknologisk opsætning. I 1967 definerede International Bureau of Weights and Measures officielt et enkelt sekund som den tid det tager et enkelt cæsiumatom at skifte mellem energiniveauer et givet antal gange - det vil sige cesiums naturlige resonansfrekvens. NIST-F1 er kendt som et atomært springvand af cæsium, fordi det bruger en springvandlignende række lasere til at manipulere cæsiumatomer og detektere denne frekvens så nøjagtigt som muligt.
Inde i enheden er seks kraftfulde lasere rettet mod en gas, der indeholder cæsiumatomer, hvilket bremser deres bevægelse og afkøler dem til temperaturer, som kun er milliondele af en grad over absolut nul. Dernæst skubber et par lodrette lasere den klumpede kugle af cæsiumatomer omkring en meter opad i hulrummet, som er fyldt med mikrobølgestråling. Når den trækkes tilbage nedad, peger en anden laser på atomerne og registrerer, hvor mange der blev ændret af mikrobølgerne. Forskere kalibrerer mikrobølgefrekvensen for at maksimere antallet af berørte atomer.
NIST bruger dette mål for cæsiums resonansfrekvens som det officielle sekund for USAs primære tidsstandard. Men hvordan kommer det til dit radiostyrede ur? Den officielle tidsstandard sendes til WWVB, NISTs kortbølgeradiostation i Fort Collins, Colorado. En gang pr. Minut bruger WWVB fem antenner til at udsende en digital kode, der angiver den officielle tid - inklusive år, dato, time, minut og om sommertid er i kraft - over hele landet.
De fleste radiostyrede ure er programmeret til at modtage dette signal en gang om dagen med indbyggede modtagere og kalibrere deres tid i overensstemmelse hermed. Eksperter siger, at dit radiostyrede ur fungerer bedst, når det er placeret i nærheden af et vindue, der vender mod udsendelseskilden, Fort Collins. Mange andre lande har deres egne officielle tidsudsendelser, baseret på andre atomur.
Et ur, der forbliver nøjagtigt i 100 millioner år, er ret godt, ikke? Ikke for NIST. I 2010 annoncerede de fremskridt med at udvikle et nyt "kvantelogikur", som holder tiden baseret på et enkelt aluminiumatom. Det nye ur vil hverken vinde eller miste et sekund i løbet af 3, 7 milliarder år, rapporterer forskerne, hvilket giver det titlen på verdens mest præcise ur.
Så i år, hvis dit ur automatisk hopper en time foran klokken 2 søndag, skal du huske, at en kompliceret opsætning af lasere og atomer tusinder af miles væk er grunden til det. Vi er helt sikkert kommet langt fra at se solur og svingede ure.
