Hoe een atoomklok werkt
Gepost door Richard N Williams on December 5th, 2008
Atoomklokken worden gebruikt voor duizenden toepassingen over de hele wereld. Van het bedienen van satellieten tot zelfs het synchroniseren van een computernetwerk met behulp van een NTP-server, atoomklokken hebben de manier veranderd waarop we de tijd controleren en besturen.
Qua nauwkeurigheid is een atoomklok ongekend. Digitale quartz klokken kunnen een week nauwkeurig zijn en niet meer dan een seconde verliezen, maar een atoomklok kan miljoenen jaren lang de tijd bijhouden zonder te zwerven.
Atoomklokken werken aan het principe van kwantumsprongen, een tak van de kwantummechanica die stelt dat een elektron; een negatief geladen deeltje, cirkelt in een bepaalde vlakte of niveau rond in een kern van een atoom (het midden). Wanneer het voldoende energie absorbeert of vrijgeeft in de vorm van elektromagnetische straling, zal het elektron naar een ander vlak springen - de kwantumsprong.
Door de frequentie van de elektromagnetische straling te meten die overeenkomt met de overgang tussen de twee niveaus, kan het verstrijken van de tijd worden geregistreerd. Cesium-atomen (cesium 133) hebben de voorkeur voor timing omdat ze 9,192,631,770-stralingstralen hebben in elke seconde. Omdat de energieniveaus van het cesiumatoom (de kwantumstandaarden) altijd hetzelfde zijn en zo hoog zijn, is de cesium-atoomklok ongelooflijk precies.
De meest voorkomende vorm van atoomklok die tegenwoordig in de wereld wordt gebruikt, is de cesiumfontein. In dit type klok wordt een wolk van atomen naar een magnetronkamer geprojecteerd en kan deze onder zwaartekracht vallen. Laserstralen vertragen deze atomen naar beneden en de overgang tussen de energieniveaus van het atoom wordt gemeten.
De volgende generatie atoomklokken worden ontwikkeld, gebruik ion-vallen in plaats van een fontein. Ionen zijn positief geladen atomen die kunnen worden ingesloten door een magnetisch veld. Andere elementen zoals strontium worden gebruikt in deze volgende generatie klokken en er wordt geschat dat de potentiële nauwkeurigheid van een strontium ion trap klok 1000 maal die van de huidige atoomklokken kan zijn.
Atoomklokken worden gebruikt door allerlei technologieën; satellietcommunicatie, het Global Positioning System en zelfs de handel via internet is afhankelijk van atoomklokken. De meeste computers worden indirect gesynchroniseerd met een atoomklok door a te gebruiken NTP-server. Deze apparaten ontvangen de tijd van een atoomklok en verspreiden zich over hun netwerken, wat een precieze tijd op alle apparaten garandeert.
Dit bericht is geschreven door Richard N Williams
Richard N Williams is een technisch auteur en een specialist in de NTP-server en de tijd synchronisatie industrie. Richard N Williams op Google+
