Jak se letní čas blíží, uvidíte mnoho připomenutí, jak posunout hodiny o hodinu dopředu těsně před spaním v sobotu večer. To nás přimělo přemýšlet o hodinách, které se stanovily. Tyto hodiny, které jsou k dispozici široce za pouhých 10 USD nebo 15 USD, jsou stále populárnější, protože se automaticky přizpůsobují časovým posunům a budou fungovat prakticky kdekoli v kontinentálních Spojených státech. Možná už jednoho z nich vlastníte. Ale možná nevíte, jak fungují.
Související obsah
- Může zvuk vysvětlit 350leté tajemství hodin?
Nízko-technologický vzhled těchto hodin skrývá propracovaný systém, který jej udržuje přesně v souladu s tím, co Národní institut pro standardy a technologii považuje za oficiální čas: hodiny kalibrované pohybem shluku atomů cesia v Boulderu v Coloradu. Sídlí v laboratoři fyzických měření NIST, jedná se o oficiální atomové hodiny a udržuje čas pro celou zemi.
Sofistikovaný aparát - známý jako NIST-F1 - je nejnovější v řadě high-tech atomových hodin a byl oficiálně přijat jako americký časový standard v roce 1999. Přesnost NIST-F1 se neustále zlepšuje a od roku 2010, vědci vypočítal, že jeho nejistota byla snížena do té míry, že během 100 miliónů let nezíská ani neztratí sekundu.
Tohoto stupně přesnosti je dosaženo složitým technologickým nastavením. V roce 1967 Mezinárodní úřad pro váhy a míry oficiálně definoval jednu sekundu jako čas, který trvá jediný atom cesia k přechodu mezi úrovněmi energie v daném počtu časů - to je přirozená rezonanční frekvence cesia. NIST-F1 je známý jako atomové hodiny cesiové fontány, protože používá fontánové pole laserů pro manipulaci s atomy cesia a detekci této frekvence co nejpřesněji.
Uvnitř zařízení je šest výkonných laserů zaměřeno na plyn obsahující atomy cesia, zpomalující jejich pohyb a ochlazující je na teploty jen miliontiny stupně nad absolutní nulou. Následně pár vertikálních laserů tlačí shluklou kouli atomů cesia asi metr nahoru v dutině, která je naplněna mikrovlnným zářením. Jak se pohybuje zpět dolů, další laser je zaměřen na atomy a detekuje, kolik jich bylo změněno mikrovlnami. Vědci kalibrují mikrovlnnou frekvenci, aby maximalizovali počet postižených atomů.
NIST používá toto měřítko rezonanční frekvence cesia jako oficiální sekundu pro primární americký primární časový standard. Ale jak se dostane k vašim rádiem ovládaným hodinám? Oficiální časový standard je odeslán do WWVB, krátké vlnové rozhlasové stanice NIST ve Fort Collins v Coloradu. Jednou za minutu používá WWVB pět antén k vysílání digitálního kódu označujícího oficiální čas - včetně roku, data, hodiny, minuty a toho, zda je aktivní letní čas - po celé zemi.
Většina rádiem ovládaných hodin je naprogramována tak, aby přijímala tento signál jednou denně pomocí vestavěných přijímačů a podle toho kalibrovala svůj čas. Odborníci říkají, že vaše rádiově ovládané hodiny budou fungovat nejlépe, když budou umístěny blízko okna směřujícího ke zdroji vysílání, Fort Collins. Mnoho dalších zemí má své vlastní oficiální vysílání času založené na jiných atomových hodinách.
Hodiny, které zůstávají přesné po dobu 100 milionů let, jsou docela dobré, že? Ne pro NIST. V roce 2010 oznámili pokrok ve vývoji nových „kvantových logických hodin“, které udržují čas na základě jediného atomu hliníku. Podle vědců nové hodiny nezískají ani neztratí ani sekundu za 3, 7 miliardy let, což mu dává titul nejpřesnějších hodin na světě.
Pokud tedy tento rok vaše hodiny automaticky skočí o hodinu dopředu v neděli ve 2:00, nezapomeňte, že důvodem je složité nastavení laserů a atomů tisíce mil daleko. Určitě jsme daleko od sledování slunečních hodin a navíjení hodinek.
