Contunico © ZDF Enterprises GmbH, MainzKatso kaikki tämän artikkelin videot
Atomiaktiivinen kello, kellotyyppi, joka käyttää atomien (yleensä cesiumin tai rubidiumin) tiettyjä resonanssitaajuuksia ajan pitämiseen äärimmäisen tarkasti. Atomikellojen elektronisia komponentteja säädellään mikroaaltosähkömagneettisen säteilyn taajuudella. Ainoastaan silloin, kun säteilyä pidetään erittäin tietyllä taajuudella, se saa aikaan cesium- tai rubidiumatomien kvanttimuutoksen (energiamuutoksen). Atomikellossa näitä kvanttisiirtymiä havainnoidaan ja ylläpidetään takaisinkytkentäsilmukassa, joka säätää sähkömagneettisen säteilyn taajuutta; kuten muunkinlaisissa kelloissa toistuvat tapahtumat, nämä aallot sitten lasketaan.
Vuonna 1967 13. yleiskonferenssi määritteli uudelleen sekunnin, joka on aikayksikkönä kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä, cesiuminormaalin suhteen siten, että se vastaa efemeris-aikakauden sekuntia. Konferenssi määritteli sekunnin ”cesium-133-atomin perustilan kahden hyperfiinitason välistä siirtymää vastaavan säteilyn 9 192 631 770 jakson kestoksi.”
Cesium-sädeatomikello oli 1990-luvulle asti tarkin atomiajan ja -taajuuden standardi. Cesiumkellon taustalla on periaate, jonka mukaan kaikki cesium-133-atomit ovat identtisiä ja tuottavat energiaa absorboidessaan tai vapauttaessaan täsmälleen saman taajuuden säteilyä, mikä tekee atomeista täydellisiä aikamittareita. Siitä lähtien laboratoriot eri puolilla maailmaa ovat jatkuvasti parantaneet cesiumlähdeatomikellojen tarkkuutta. Nämä kellot ovat saaneet nimensä cesiumkaasun suihkulähteen kaltaisesta liikkeestä. Ajanottoprosessi alkaa siten, että cesiumkaasu johdetaan tyhjiökammioon ja kuusi infrapunalaseria (jotka sijaitsevat suorassa kulmassa toisiinsa nähden) tiivistävät ja jäähdyttävät (hidastavat) cesiumatomeja lämpötilaan, joka on lähellä absoluuttista nollaa. Sitten kahdella pystysuoralla laserilla atomeja työnnetään noin metrin verran ylöspäin (luoden ”suihkulähteen”) mikroaaltotäytteisen ontelon läpi. Mikroaaltotaajuus viritetään maksimoimaan havaittu fluoresenssi, joka tapahtuu cesiumatomin luonnollisella resonanssitaajuudella (9 192 631 770 Hz). Koska edestakainen matka mikroaalto-ontelon läpi kestää noin sekunnin, mikroaaltotaajuuden säätäminen on parantanut ajanottotarkkuutta. Parhaiden cesiumlähdeatomikellojen ennustetaan nyt poikkeavan alle sekunnin yli 50 miljoonan vuoden aikana.
Encyclopædia Britannica, Inc.