Contunico © ZDF Enterprises GmbH, MainzA cikk összes videójának megtekintése
Atomi óra, olyan óratípus, amely az atomok (általában cézium vagy rubídium) bizonyos rezonanciafrekvenciáit használja a rendkívül pontos időméréshez. Az atomórák elektronikus alkatrészeit a mikrohullámú elektromágneses sugárzás frekvenciája szabályozza. Csak akkor idézi elő a cézium- vagy rubídiumatomok kvantumátmenetét (energiaváltozását), ha ezt a sugárzást egy nagyon meghatározott frekvencián tartják. Az atomórában ezeket a kvantumátmeneteket egy visszacsatolási hurokban figyelik és tartják fenn, amely az elektromágneses sugárzás frekvenciáját trimmeli; hasonlóan a más típusú órák visszatérő eseményeihez, ezeket a hullámokat aztán megszámolják.
A 13. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia 1967-ben újra meghatározta a másodpercet, a Nemzetközi Egységrendszer időegységét a cézium-szabványhoz viszonyítva, úgy, hogy az megegyezzen az efemer idő másodpercével. A konferencia a másodpercet “a cézium-133 atom alapállapotának két hiperfinom szintje közötti átmenetnek megfelelő sugárzás 9 192 631 770 periódusának időtartamaként határozta meg.”
Az 1990-es évekig a céziumsugaras atomóra volt az atomidő és frekvencia legpontosabb etalonja. A céziumóra alapelve az, hogy a cézium-133 minden atomja azonos, és amikor energiát vesz fel vagy ad le, pontosan azonos frekvenciájú sugárzást bocsát ki, ami az atomokat tökéletes időmérővé teszi. Azóta a laboratóriumok világszerte folyamatosan javították a céziumszökőkutas atomórák pontosságát. Ezek az órák a nevüket az alkotó céziumgáz szökőkútszerű mozgásáról kapták. Az időmérés úgy kezdődik, hogy céziumgázt vezetnek egy vákuumkamrába, majd hat (egymásra merőlegesen elhelyezett) infravörös lézerrel tömörítik és abszolút nulla fok közeli hőmérsékletre hűtik (lelassítják) a céziumatomokat. Ezután két függőleges lézerrel az atomokat egy mikrohullámmal töltött üregben körülbelül egy méterrel feljebb lökik (szökőkutat hozva létre). A mikrohullámú frekvenciát úgy hangolják, hogy maximalizálják a megfigyelt fluoreszcenciát, amely a céziumatom természetes rezonanciafrekvenciáján (9 192 631 770 Hz) jelentkezik. Mivel a mikrohullámú üregben megtett körút körülbelül egy másodpercig tart, a mikrohullámú frekvencia szabályozása nagyobb időmérési pontosságot eredményezett. A legjobb céziumszökőkutas atomóráknak ma már több mint 50 millió év alatt kevesebb mint egy másodperces eltérést jósolnak.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Encyclopædia Britannica, Inc.