Contunico © ZDF Enterprises GmbH, MainzSe alla videor till denna artikel
Atomklocka, typ av klocka som använder sig av vissa resonansfrekvenser hos atomer (vanligtvis cesium eller rubidium) för att hålla tiden med extrem precision. De elektroniska komponenterna i atomklockor regleras av frekvensen av den elektromagnetiska mikrovågsstrålningen. Endast när denna strålning hålls vid en mycket specifik frekvens kommer den att framkalla en kvantövergång (energiförändring) hos cesium- eller rubidiumatomerna. I en atomklocka observeras och upprätthålls dessa kvantövergångar i en återkopplingsslinga som trimmar den elektromagnetiska strålningens frekvens; liksom de återkommande händelserna i andra typer av klockor räknas sedan dessa vågor.
I 1967 omdefinierade den 13:e allmänna konferensen om mått och vikt sekunden, tidsenheten i det internationella enhetssystemet, i termer av cesiumstandarden för att motsvara sekunden i ephemeristid. Konferensen definierade sekunden som ”varaktigheten av 9 192 631 770 perioder av den strålning som motsvarar övergången mellan de två hyperfinnivåerna i grundtillståndet hos cesium-133-atomen.”
Till och med 1990-talet var atomklockan med cesiumstråle den mest exakta standarden för atomtid och atomfrekvens. Den princip som ligger till grund för cesiumklockan är att alla atomer av cesium-133 är identiska och när de absorberar eller avger energi producerar de strålning med exakt samma frekvens, vilket gör atomerna till perfekta tidsmätare. Sedan dess har laboratorier runt om i världen stadigt förbättrat noggrannheten hos cesiumfontänens atomklockor. Dessa klockor har fått sitt namn från den fontänliknande rörelsen hos den ingående cesiumgasen. Tidtagningsprocessen börjar med att cesiumgasen förs in i en vakuumkammare och sex infraröda lasrar (placerade i rät vinkel mot varandra) riktas in för att komprimera och kyla (sakta ner) cesiumatomerna till en temperatur nära den absoluta nollpunkten. Därefter används två vertikala lasrar för att driva upp atomerna ungefär en meter (vilket skapar en ”fontän”) genom en mikrovågsfylld kavitet. Mikrovågsfrekvensen är inställd för att maximera den observerade fluorescensen, som uppstår vid cesiumatomens naturliga resonansfrekvens (9 192 631 770 Hz). Eftersom rundresan genom mikrovågshålan tar ungefär en sekund, har kontrollen av mikrovågsfrekvensen resulterat i större noggrannhet i tidtagningen. De bästa cesiumfontän-atomklockorna förutspås nu vara mindre än en sekund fel på mer än 50 miljoner år.
Encyclopædia Britannica, Inc.