CERN'deki parçacık fiziği için Avrupa Laboratuvarı bilimadamları, bazı parçacıkların ışıktan daha hızlı ilerlediğini gösteren deneylerinden birinde bir anomali bulduğu için fizik dünyası bu ay biraz heyecanlandı.

Zaman sunucusu atomik saat doğruluğunu sağlayabilir

Einstein'ın Görelilik Teorisine göre, herhangi bir parçacık için hafif bir seyahatten daha hızlı olmak tabii ki yasaklanmıştı, ancak bir parçacık hızlandırıcısı etrafında nötrinolar atan, 730 km yolculuk eden nötrinolar atan CERN'deki OPERA ekibi, nötrinlerin, 20 parçalarını milyonlarca fotondan (hafif parçacıklardan) daha hızlıydı, yani Einstein'ın hız limitini kırdılar.

Bu deney fizikteki en önemli buluşlardan biri olarak kanıtlanabilmesine karşın, fizikçiler şüpheyle yaklaşıyorlar ve bir nedeni böyle yüksek hızları ve mesafeleri ölçmenin zorlukları ve karmaşıklıklarında bir hata olabileceğini düşündürüyorlardı.

CERN'deki ekip kullanıldı GPS zaman sunucuları, taşınabilir atom saatleri ve GPS konumlandırma sistemlerini kullanarak 20cm aralığında ve 10 nanosaniye içinde bir zaman hassasiyeti sağlayan hesaplamalarını yapıyor. Bununla birlikte, tesis yeraltındadır ve GPS sinyalleri ve diğer veri akışları deneyin kablolanması gerekiyordu, ekibin hesaplamaları sırasında hesaba kattığı güvende olduğu bir gecikme süresi.

Diğer organizasyonlardan gelen fizikçiler, aynı sonuçları alıp almadıklarını görmek için deneyleri tekrarlamaya çalışıyorlar. Sonuç ne olursa olsun, bu tür çığır açan araştırmalar yalnızca saniyenin milyonlarcasını ölçebilen atom saatlerinin doğruluğundan ötürü mümkündür.

Bir bilgisayar ağı ile atomik bir saati senkronize etmek için CERN gibi bir fizik laboratuvarına basit erişiminiz olması gerekmez NTP zaman sunucuları Galleons gibi NTS 6001 doğru bir atom saati zamanı kaynağı alacak ve tüm donanımı birkaç milisaniye içinde bir ağda tutacak.

Çoğumuz zamanının ne olduğunu bildiğimizi düşünüyoruz. El saatlerimizden bir bakışta duvar saatleri, ne zaman olduğunu söyleyebiliriz. Ayrıca saniyenin, dakikanın, saatin veya günün hızla ilerlediği konusunda oldukça iyi bir fikrimiz olduğunu düşünüyoruz; bunlar oldukça iyi tanımlanmış; Bununla birlikte, bu zaman birimleri tamamen insan yapımıdır ve düşündüğümüz kadar sabit değildir.

Zaman soyut bir kavramdır; ancak herkes için aynı olduğunu düşünebiliriz, zaman evrenle olan etkileşiminden etkilenir. Yerçekimi, örneğin, Einstein'ın gözlemlediği gibi, uzay-zamanını hangi zamanın hızını değiştirerek çarpıtabilme yeteneğine sahiptir ve hepimiz aynı gezegende yaşıyoruz, ancak aynı yerçekimi kuvvetleri altında, hızın birbirinden farklı olduğu zaman geçer.

Bilim adamları, atom saatlerini kullanarak Dünya'nın yer çekiminin zamanında yaptığı etkiyi tespit edebiliyorlar. Deniz seviyesinin üstünde bir atom saati yerleştirildiğinde, daha hızlı zaman dolaşır. Bu farklılıklar çok küçük olsa da, bu deneyler Einstein'ın görüşlerinin doğru olduğunu açıkça göstermektedir.

Atom saatleri, Einstein'ın zamanla ilgili diğer teorilerini de göstermek için kullanılmıştır. Einstein, görelilik kuramlarında, hızın zamanın hızını etkileyen bir başka faktör olduğunu savundu. Yörüngedeki uzay araçlarında veya hızla hareket eden uçaklarda atomik saatler yerleştirildiğinde, bu saatler tarafından ölçülen zaman, Dünya'da statik olarak bırakılan saatlere göre değişir; Einstein'ın haklı olduğunun bir başka göstergesi.

Atomik saatlerden önce bu kadar hassasiyet derecesine kadar zaman ölçmek imkânsızdı ancak 1950'taki icadından bu yana, sadece Einstein'ın öne sürdüğü iddiaların doğru olduğu kanıtlanmadı, aynı zamanda zamanı nasıl gördüğümüz konusunda bazı olağandışı yönleri keşfettik.

Çoğumuz bir günü 24 saat olarak düşünürken, her gün aynı uzunluğa sahipken, atom saatleri her günün değiştiğini gösteriyor. Ayrıca, atomik saatler ayrıca, Dünya'nın dönüşünün kademeli olarak yavaşladığını, yani günlerin yavaş yavaş ilerlediğini gösterdiğini gösterdiler.

Zaman içindeki bu değişiklikler nedeniyle, dünyanın küresel zaman ölçeği UTC (Eşgüdüm Evrensel Zaman) zaman zaman yapılan ayarlamalara ihtiyaç duyuyor. UTC'nin Dünya Günü ile aynı hızda çalışmasını sağlamak için altı ayda bir sıçrama saniyeleri eklenir ve gezegenin dönüşünün kademeli olarak yavaşlaması sağlanır.

Yüksek düzeyde doğruluk gerektiren teknolojiler için, bu düzenli zaman ayarlamaları, zaman protokolü NTP (Network Time Protocol) tarafından hesaplanır; NTP zaman sunucusu UTC'ye her zaman uyulur.

Atom saati yeni bir buluş değildir. 1950'lerde geliştirilen geleneksel sezyum tabanlı atom saati, yarım yüzyıl için doğru zaman sağlamıştır.

The,en sezyum atom saati zamanımızın temeli oldu - kelimenin tam anlamıyla. Uluslararası Birim Sistemleri (SI), atom sezyumunun belli sayıda salınımları olarak bir saniyeyi tanımlıyor ve günlük olarak kullanımıyla yaşadığımız teknolojilerin çoğunu yöneten atom saatleri: İnternet, uydu navigasyonu, hava trafiği kontrolü ve trafik ışıkları adını vermek için birkaç.

Bununla birlikte, alüminyum ya da stronsiyum gibi metallerin tek atomlarını kullanan optik kuantum saatlerindeki son gelişmeler binlerce kat daha geleneksel atom saatlerine göre daha doğru. Bunu, dünya küresel zaman ölçeğini yönetmek için NIST (Ulusal Standartlar Enstitüsü ve Zaman Enstitüsü) veya NPL (Ulusal Fizik Laboratuarı) gibi kurumlar tarafından kullanılan en iyi sezyum atom saati perspektifine oturtmak için UTC (Eşgüdümlü Evrensel Zaman), her 100 milyon yıllık bir saniyede bir doğrudur. Bununla birlikte, bu yeni kuantum optik saatler her 3.4 milyar yılda bir - bir saniye kadar doğru - dünyanın neredeyse eski olduğu sürece - doğrudur.

Çoğu insan için, atomik bir saatle olan tek karşılaşması zaman sinyalini a alırken ağ zaman sunucusu or NTP cihazı (Ağ Zaman Protokolü) cihazlar ve şebekeleri senkronize etmek amacıyla kullanır ve bu atomik saat sinyalleri sezyum saatleri kullanılarak üretilir.

Ve dünyanın bilim adamları, tek bir atom üzerinde, sezyumu değiştirmek ve UTC'yi korumak için tek bir saat tasarımı üzerinde anlaşmaya varılıncaya kadar hiçbirimiz bu inanılmaz doğruluğun avantajından yararlanamayacaklar.

atomik saatler sahip olduğumuz en doğru kronometredir. Dijital saatlerden milyonlarca kat daha hassastırlar ve saniyeleri kaybetmeden yüz milyonlarca yıl zaman tutabilirler. Onların kullanımı, yaşadığımız ve çalışmakta olduğumuz şekilde devrim yarattı ve uydu navigasyon sistemleri ve küresel çevrimiçi ticaret gibi teknolojileri etkinleştirdiler.

Ama nasıl çalışıyorlar? Garip bir şekilde, atom saatleri sıradan mekanik saatler gibi çalışır. Ancak yaylı bir yay ve kütle veya sarkaçtan çok atom salınımlarını kullanırlar. Atomik saatler, bir atomun çekirdeği ve çevredeki elektronlar arasındaki belirli enerji seviyelerindeki (salınımlar) küçük titreşimlere dayanarak, atomik bozunmaya dayanmadıkları için radyoaktif değildir.

Atom, tam frekansta mikrodalga enerjisi aldığında, enerji durumunu değiştirir; bu durum sabittir ve salınımlar, mekanik bir saatin işaretleri gibi ölçülebilir. Bununla birlikte, mekanik saatler saniyeyi işaretlerken, atomik saatler saniyede birkaç milyar kez 'işaretleyin'. Sezyum atomları durumunda, atom saatlerinde en çok kullanılanlar, saniyenin resmi tanımı olan saniyede 9,192,631,770 işaretliyorlar.

Atomik saatler şimdi tüm küresel toplumu evrensel bir zaman ölçeği olarak yönetiyor UTC (Eşgüdümlü Evrensel Zaman), senkronizasyonu sağlamak için atomik saat zamanı temel alınarak geliştirilmiştir. UTC atomik saat sinyalleri genellikle şebeke zaman sunucuları tarafından alınabilir. NTP Sunucuları, bu bilgisayar ağlarını birkaç milisaniye içinde UTC ile senkronize edebilir.

Kol saatlerinden atom saatleri ve NTP zaman sunucuları, uydu navigasyonu ve küresel iletişim gibi birçok modern teknolojinin zaman anlayışı önemli hale geldi.

Zaman genişlemesinden yer çekiminin zamanına kadar, zamanın bilim adamlarının sadece anlamaya ve kullanmaya başladıkları garip ve garip yönleri vardır. İşte zamanla ilgili ilginç, garip ve olağandışı gerçekler:

• Zaman alanla ayrı değildir, zaman Einstein'ın dört boyutlu uzay zamanını oluşturduğu zamanı oluşturur. Uzay zamanı, yerçekimi tarafından çarpıtılırken, zaman yavaş yavaş çekimsel etkiyi yavaşlatabilir. Sayesinde atomik saatler, yeryüzündeki yüzey, yeryüzünün üstündeki her sonraki inçte ölçülebilir. Bu, her ceset ayağının başından daha genç olduğu anlamına gelir, zira zaman alçaktan alçak toprağa düşer.

• Zaman hızdan da etkilenir. Evrendeki tek sabit, ışığın (vakumdaki) hızıdır ve bu daima aynıdır. Einstein'ın görelilik teorileri yüzünden ışığın hızına yakın bir yerde seyahat eden, gözlemciye binlerce yıl sürecek bir yolculuk, birkaç saniye içinde geçerdi. Buna zaman genişlemesi denir.

• Çağdaş fizikte zaman yolculuğunun zaman içinde ileriye doğru ve geriye doğru hareket etmesini yasaklayan hiçbir şey yoktur.

• Günde 86400 saniyedir, haftada 600,000, ayda 2.6 milyondan fazla ve yılda 31 milyondan fazladır. 70 yaşında yaşıyorsanız, 5.5 milyar saniye içinde yaşamış olacaksınız.

• Bir nanosaniyelik saniyenin milyarda biri veya ışığın 1 ayak (30 cm) civarında olması için gereken süre yaklaşık olarak kadardır.

• Bir gün asla 24 saattir. Dünyanın dönüşü kademeli olarak hızlanıyor, bu da UTC (koordinatlı evrensel zaman) küresel zaman ölçeği yılda bir veya iki kez eklenen sıçrama saniyelerine sahip olması gerektiği anlamına geliyor. Bu sıçrama saniyeleri, kullandığı saat senkronizasyonu için otomatik olarak hesaplanır NTP (Ağ Zaman Protokolü) gibi adanmış NTP zaman sunucusu.

Danimarkalı araştırmacıların başarısı ile birlikte NIST (Ulusal Standartlar ve Saat Enstitüsü), bu yılın başında dünyanın en doğru atom saatini açıkladı; Alman bilim adamı dünyanın en hassas saatini oluşturmak için yarışa girdi.

Physikalisch-Technische Bundesanstalt'daki araştırmacılar (PTB), atomik ve moleküler sistemleri araştırmak için yeni spektroskopi yöntemleri kullanıyor ve tek bir alüminyum atomuna dayalı bir saat geliştirmeyi umuyorlar.

köprü atomik saatler uydu navigasyonunda (GPS), bilgisayar ağı için referans olarak kullanılır NTP sunucuları ve hava trafik kontrolü geleneksel olarak atom sezyumuna dayanıyordu. Bununla birlikte, her 300 milyon yıl içinde bir saniyede doğru olduğu iddia edilen NIST tarafından ortaya atılan gibi atomik saatlerin yeni nesli, bilim insanlarının potasyumdan daha doğru olabileceğini iddia ettiği gibi stronsiyum gibi atomlardan gelen atomları kullanıyor .

PTB araştırmacıları, tek alüminyum atomları kullanmayı seçti ve en doğru saati geliştirmenin yolunda olduğuna inanıyorlar ve böyle bir cihazın fizikteki daha karmaşık özelliklerden bazılarını anlamamıza yardımcı olabilecek büyük bir potansiyel olduğuna inanıyorlardı.

Şu anki atom saatleri, uydu navigasyonu, hava trafiği kontrolü ve şebeke zaman senkronizasyonu gibi teknolojileri kullanıyor. NTP sunucuları ancak sonraki nesil atom saatlerinin doğruluğunun artırılmasının, kemer teorisi gibi kuantum biliminin daha gizemli niteliklerini ortaya çıkarmak için kullanılabileceğine inanılıyor.

Araştırmacılar, yeni saatlerin, yerçekimindeki dakika farklılıklarını deniz seviyesinin her santimetresi içinde bile ölçebilecekleri bir hassaslık sağlayacağını iddia ediyorlar.

Nükleer Silahlar, bilgisayarlar, GPS, atomik saatler ve karbon tarihlendirme - düşündüğünüzden çok atomlar var.

Yirminci yüzyılın başından bu yana insanlık atomları ve evrenimizin minutisi ile takıntılı olmuştur. Geçen yüzyılın ilk bölümünde insanlık, Albert Einstein'ın eseri tarafından bize bildirilen ve Robert Oppenheimer tarafından sonlandırılan atomun gizli gücünü kullanmakla takıntılı hale geldi.

Bununla birlikte, sadece silahlardan ziyade atomun araştırılmasında çok daha fazla şey var. Atomların incelenmesi (kuantum mekaniği), bilgisayarlar ve İnternet gibi modern teknolojilerimizin çoğunun temelini oluşturuyordu. Aynı zamanda kronolojinin ön planında - zamanın ölçülmesi içindir.

Atom, hem zaman işleyişi hem de zaman tahmini konusunda önemli bir rol oynamaktadır. Dünyanın dört bir yanında bilgisayar ağları tarafından kullanılan atom saati NTP sunucuları ve hava trafik kontrolü ve uydu navigasyonu gibi diğer teknik sistemler.

atomik saatler belirli enerji ülkelerinde hiçbir zaman değişmeyen atomların (geleneksel olarak sezyum) aşırı derecede yüksek frekanslı salınımlarını izleyerek çalışırlar. Sezyum atomları saniyede 9 milyar kez rezonansa girer ve frekansını hiçbir zaman değiştirmez, bu nedenle m, son derece doğru (bir 100 milyon yılda bir saniyede bir daha azını kaybeder) yapar.

Ancak atomlar aynı zamanda doğru ve kesin zamanı değil, aynı zamanda nesnelerin yaşını belirlemek için de kullanılabilir. Karbon tarihlendirme, karbon atomlarının doğal bozunumunu ölçen bu yöntemin adıdır. Hepimiz başta karbon olmak üzere diğer elementler gibi karbon atomları zamanla iyonlaşan parçacıklar ve radyasyon yayarak enerjiyi kaybediyor "bozuluyor".

Uranyum gibi bazı atomlarda bu çok hızlı bir şekilde olur, ancak demir gibi diğer atomlar çok kararlıdır ve çok, çok yavaş bozunurlar. Karbon, demirden daha çabuk bozunurken enerji kaybetmek için yavaş olsa da, enerji kaybı zamanla değişir, bu nedenle karbon atomlarını analiz ederek ve güçlerini ölçerek, karbon orijinal olarak oluştuğunda oldukça doğru bir şekilde tespit edilebilir.

Atomik saatler, hayatımızı, ultra hassas zaman tutma yeteneklerine dayanarak yaşattığımız yolda devrim yaratan teknolojilerin çoğuyla modern yaşamlarımızda büyük bir etkiye sahiptir.

Atom saatleri diğer kronometrelerden çok farklıdır; Normal bir saat veya saat, zamanı oldukça doğru bir şekilde korur ancak her gün bir veya iki tane kaybedecektir. Öte yandan bir atom saati milyonlarca yılda bir kaybetmez.

Aslında bir atom saatinin zamanı ölçmediğini söylemek ancak zaman algılarımızı dayandırdığımız temelleri söylemek doğru olacaktır. Açıklamama izin verin, Einstein'ın gösterdiği gibi, göreceli ve evrendeki tek sabitin ışığın hızı (boşluk olsa da) sabittir.

Bu nedenle, gerçek hassasiyetle zamanı ölçmek, Dünya üzerindeki yerçekimi bile zamanı çarpıtarak yavaşlatır zordur. Herhangi bir referans noktasına zaman koymak neredeyse imkânsızdır. Tarihsel olarak dünyamızın devrimini ve gökyüzü cisimlerini her zaman 24 saatlik bir saat = Dünya'nın bir devrimi, 365 gün = Güneş'teki toprağın bir devrimi gibi) anlatmanın temelini referans alarak kullandık.

Maalesef, Dünya'nın rotasyonu, zamanımızı sürdürmek için doğru bir referans çerçevesi değildir. Dünya yavaşlar ve devriminde hızlanır; bazı günler diğerlerinden daha uzundur.

atomik saatler Bununla birlikte, belirli enerji ülkelerinde atomların rezonansını (normalde sezyum) kullandı. Bu atomlar kesin frekanslarda titreştikçe (veya tam sayı ile), bu, zamanı söylemek için bir temel olarak kullanılabilir. Dolayısıyla, atom saatinin gelişmesinden sonra ikincisi, sezyum atomunun 9 milyar rezonans "kene" si olarak tanımlandı.

Atomik saatlerin ultra hassas doğası, uydu navigasyonu (GPS), hava trafik kontrolü ve internet ticareti gibi teknolojilerin temelini oluşturmaktadır. Bilgisayar ağlarını da senkronize etmek için atom saatlerinin kesin doğasını kullanmak mümkündür. Tek gereken bir NTP zaman sunucusu (Ağ Zaman Protokolü).
NTP sunucuları saati atomik saatlerden bir yayın sinyali veya GPS ağı yoluyla alırsınız ve daha sonra bir şebeke arasında dağıtarak tüm cihazların aynı, çok hassas zamana sahip olmasını sağlarsınız.

Şu kronolojik öncüler NIST Colorado Üniversitesi ile bir araya geldi ve bugüne kadar dünyanın en doğru atom saatini geliştirdiler. Stronsiyum tabanlı saat, yönetmek için kullanılan mevcut sezyum saatlerinin yaklaşık iki katı kadar doğru. UTC (Eşgüdümlü Evrensel Zaman), 300 milyon yılda bir kaybediyor.

Stronsiyum esaslı atomik saatler şimdi zaman mesaininde ilerlemenin bir yolu olarak görülüyor; zira bu, sadece sezyum atomu ile mümkün olmayan yüksek doğruluk düzeylerine erişilebiliyor. Stronsiyum saatleri, selefleri gibi, atomların doğal fakat oldukça tutarlı titreşimlerini harekete geçirerek çalışırlar.

Bununla birlikte, bu yeni nesil saatler, atomları kontrol etmek için lazer ışınları ve son derece düşük sıcaklıklarda mutlak sıfır kullanıyor ve mükemmel hassas bir saat yaratmanın bir adım ilerisinde.

Bu aşırı doğruluk çok ileri ve gereksiz bir adım gibi gözükebilir, ancak bu hassasiyetin kullanım alanları çok katlıdır ve GPS navigasyon gibi ilk nesil atomik saatlere dayanan geliştirilen teknolojileri düşündüğünüzde, NTP sunucu senkronizasyon ve dijital yayıncılık gibi yeni saatlere dayanan yeni bir heyecan verici teknoloji dünyası sadece köşede olabilir.

Günümüzde dünyanın küresel zaman ölçeği UTC, bir serasetet takımı saatinin verdiği zamana dayanmaktadır (ve tesadüfen, 9 milyar sezyum kene kadar bir saniye tanımlaması da söz konusuysa), Danışma Komitesi Zaman ve Sıklık Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) sonraki görüşürse, bu yeni nesillerin atomik saatler yeni standart.

Bununla birlikte, stronsiyum saatler son derece hassas zamanın tek yöntemi değildir. Geçen yıl, NIST'de geliştirilen bir kuantum saati, 1 milyar yıl içinde 1'ın doğruluğunu ikinci sırada yönetti. Bununla birlikte, bu saat tipi doğrudan izlenemez ve saati izlemek için daha karmaşık bir düzen gerektirir.

Çoğu kişi belli belirsizlikleri duymuştu. atom saati ve birinin ne olduğunu bildiklerini varsayalım ancak çok az insan atomik saatlerin günümüze yirmi birinci yüzyılda günlük yaşamlarına girmesi için ne kadar önemli olduğunu biliyor.

Atomik saatlere bağımlı çok fazla teknoloji var ve verilen birçok görev olmadan imkansız olacaktı. Hava trafiği kontrolü, uydu navigasyonu ve internet ticareti, atomik bir saatin ultra hassas kronometrisine dayanan yalnızca birkaç uygulamadır.

Kesinlikle ne var atom saati , genellikle yanlış anlaşılmıştır. Basit bir ifadeyle atomik saat, saniyeler arasındaki işaretleri saymak için farklı enerji durumlarındaki atomların salınımlarını kullanan bir cihazdır. Halen sezyum tercih edilen atomdur, çünkü saniyede 9 milyar kene aşmaktadır ve bu salınımlar asla değişmediğinden onları zamandan tasarruf ettirmek için oldukça doğru bir yöntem haline getirir.

Birçok insanın iddia ettiği gibi atomik saatler, sadece bugüne kadar büyük ölçekli fizik laboratuarlarında TGA (İngiltere Ulusal Fizik Laboratuarı) ve NIST (ABD Ulusal Standartlar ve Saat Enstitüsü). Çoğu zaman insanlar, bilgisayar ağlarını kontrol eden atom saatine sahip olduklarını veya duvarda atomik bir saat bulundurmalarını öneriyorlar. Bu doğru değildir ve insanların atıfta bulunduğu şey, saati atom saatinden alan bir saat veya zaman sunucusuna sahip olmalarıdır.

Gibi cihazlar NTP zaman sunucusu genellikle uzun dalga radyo vasıtasıyla NIST veya NPL gibi yerlerden atomik saat sinyalleri alırlar. Atom saatlerinden zaman almanın diğer bir yöntemi, GPS ağı (Global Positioning System) kullanıyor.

GPS ağı ve uydu navigasyonu, aslında bunun neden iyi bir örneğidir atom saati eşzamanlılığı böylesine yüksek bir doğruluk seviyesine ihtiyaç duyulmaktadır. NIST, NPL ve yörüngede GPS uydularında bulunanlar gibi modern atom saatleri, her 100 milyon yıl kadar bir bir saniyede doğrudur. Bu doğruluk, bir otomobil GPS uydu navigasyon sistemi gibi bir şeyin nasıl çalıştığını incelediğinizde çok önemlidir.

Bir GPS sistemi, üç veya daha fazla ayrı GPS uydulardan ve onboard atom saatlerinden gönderilen zaman sinyallerini üçgenleştirerek çalışır. Bu sinyaller ışık hızında (neredeyse 100,000km / saniyelik bir hız) hareket ettiği için, bir tam milisaniye bile bir yanlışlık, navigasyon bilgilerini 100 kilometreden çıkarabilir.

Bu yüksek doğruluk, hava trafiği kontrolü gibi kalabalık gökyüzümüzün güvenli kalmasını sağlayan teknolojiler için de gereklidir ve değerin her saniyede yükselip düşebileceği türev işlemler gibi birçok İnternet işlemi için bile kritik önem taşır.