Stront w epicentrum czasu :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Unijni matematycy układają łamigłówkę projektowania częstotliwości radiowych

Nadciśnienie ma związek z zaburzeniem zegara biologicznego

Lekarze: Depresja może być wywołana zaburzeniami zegara biologicznego

Cel protokołu ustaleń: skrócenie czasu wprowadzania nowych technologii na rynek w dziedzinie badań nad TIK

Brytyjski zegar atomowy najdokładniejszy na świecie

PROTEUS ma szanse na sukces rynkowy, ale to wymaga czasu

Dnia 17 lutego 2011 r. finansowany ze środków unijnych zespół fizyków z Polski ogłosił zakończenie kluczowego etapu prac nad skonstruowaniem jednego z najprecyzyjniejszych zegarów na świecie. Ostatni z trzech najważniejszych podzespołów zegara - atomowy wzorzec czasu - zbudowany z zimnych atomów strontu właśnie został uruchomiony. Naukowcy przewidują zakończenie konstrukcji zegara jeszcze w tym roku.

Projekt budowy polskiego, optycznego zegara atomowego rozpoczął się dwa lata temu w ramach szerszej sieci Krajowego Laboratorium Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej (KL FAMO), które jest częścią polskiego Narodowego Laboratorium Technologii Kwantowych (NLTK). NLTK to konsorcjum wiodących, polskich instytucji naukowych, które prowadzą badania w dziedzinie technologii kwantowych.
Projekt budowy zegara jest finansowany przez polskie Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, natomiast Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego wnosi swój wkład w finansowanie projektu NLTK w ramach programu operacyjnego "Innowacyjna gospodarka 2007 - 2013".

W tę wspólną inicjatywę zaangażowały się grupy naukowców z całego kraju. Urządzenie, nad którym pracują, ma przewyższać dokładnością wykorzystywane obecnie, najbardziej zaawansowane zegary cezowe aż o dwa rzędy wielkości.

Zegary opierają się na periodycznym zjawisku fizycznym zapewniającym wzorzec czasu, tj. rezonatorze kwarcowym, w którym oscyluje kryształ kwarcu taki jak na przykład w zegarkach na rękę. "W powszechnie stosowanych zegarach atomowych wykorzystuje się jedno z przejść elektronu między poziomami energetycznymi w atomach cezu" - zauważa zespół wyjaśniając, że w ramach polskiego projektu przyjęto odmienne podejście. "Krakowscy fizycy skonstruowali natomiast wzorzec działający na atomach strontu, w których przejścia elektronu między pewnymi poziomami energetycznymi wymagają pochłaniania i emitowania światła o częstotliwości znacznie wyższej niż w cezie, leżącej w zakresie optycznym (stąd przymiotnik 'optyczny' w nazwie zegara)."
Wyższa częstotliwość przekłada się na mniejsze jednostki pomiaru, a zatem na wyższy poziom dokładności. Ultraprecyzyjne zegary są wykorzystywane między innymi do wyznaczania standardu sekundy, wartości mającej fundamentalne znaczenie dla wszystkich zastosowań opartych na pomiarze czasu. Wiele systemów, na których polega nasze społeczeństwo, takich jak współczesne systemy telekomunikacyjne i nawigacyjne, wymaga wysokiego stopnia dokładności. Ale są również i inne zastosowania. Możliwość superdokładnego pomiaru czasu ma również ogromne znaczenie na przykład w badaniach nad fundamentalnymi cechami rzeczywistości.

"Polski zegar będzie się mylił zaledwie o sekundę na kilkadziesiąt miliardów lat, co jest okresem kilkukrotnie dłuższym od tego, jaki upłynął od Wielkiego Wybuchu. Tak precyzyjne urządzenia do pomiaru czasu można dziś znaleźć zaledwie w paru ośrodkach badawczych na świecie" - mówi profesor Wojciech Gawlik z Zakładu Fotoniki Instytutu Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie. Profesor Gawlik kieruje zespołem naukowców, który zbudował atomowy wzorzec czasu.

Wzorzec zostanie przetransportowany do KL FAMO w Toruniu, gdzie zegar zostanie złożony. Dwoma pozostałymi, kluczowymi komponentami zegara są grzebień częstotliwości i ultraprecyzyjny laser, zbudowane odpowiednio przez zespoły kierowane przez naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego i Uniwersytet Mikołaja Kopernika.

W wypowiedziach na temat ostatniego osiągnięcia naukowcy wyjaśniają, że rola wzorca atomowego polega na stabilizowaniu częstotliwości lasera. "Drgania pola elektrycznego emitowanej przez laser fali świetlnej będą zliczane jako elementarne, powtarzające się z ogromną precyzją odcinki czasu." Jednak ogromna częstotliwość pracy lasera uniemożliwia układom elektronicznym zliczanie pojedynczych oscylacji. Będzie to możliwe natomiast za pomocą grzebienia częstotliwości, który stanowi "zbiór bardzo wielu fal świetlnych o wąskich, równoległych częstotliwościach. Grzebień wytwarzany przez laser generujący ultrakrótkie impulsy światła, pozwala w sposób synchroniczny i bez błędów przenosić oscylacje wzorca atomowego w obszar częstotliwości radiowych, dających się zliczać elektronicznie."

"Nasz wzorzec atomowy na atomach strontu jest trzecim, ostatnim elementem układanki. Za kilka miesięcy, po testach i przetransportowaniu go do Torunia, będziemy mogli zacząć składać zegar w całość" - podkreśla profesor Gawlik. Skonstruowanie zegara będzie nowym krokiem milowym dokonanym przez potomków Kopernika - w jego rodzinnym mieście.

Za: CORDIS

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Zegar atomowy to rodzaj zegara, który używa atomowego wzorca częstotliwości jako licznika. Wczesne zegary atomowe były maserami z dołączonym oprzyrządowaniem. Współcześnie najdokładniejsze zegary atomowe bazują na bardziej zaawansowanej fizyce, np. na związkach cezu. Dokładność takich zegarów dochodzi do 10-15, co oznacza 10-10 sekundy (1/10 nanosekundy) na dzień. Zegary te utrzymują ciągły i stabilny czas TAI (z fr. Temps Atomique International). W zastosowaniach cywilnych używa się innej skali czasu UTC (z ang. Coordinated Universal Time). Czas ten jest obliczany na podstawie czasu TAI z uwzględnieniem obserwacji astronomicznych, które wymagają okresowej korekcji o tzw. sekundę przestępną (skokową). pełny tekst

Czas pracy la carte jedna z form elastycznego kształtowania czasu pracy w wymiarze chronologicznym i chronometrycznym. Ta forma organizacji czasu pracy polega na umożliwieniu pracownikowi wyboru różnych wariantów podziału czasu pracy w ustalonych wcześniej ramach, odbiegających od obowiązującego normalnego czasu pracy. pełny tekst

Zegar kwarcowy - rodzaj zegara, w którym do odmierzania czasu wykorzystuje się drgający kryształ kwarcu. Drgania kryształu są zliczane przez układy cyfrowe, które pokazują aktualny czas na wyświetlaczu zegarka. Rezonator kwarcowy wytwarza sygnał o precyzyjnie ustalonej częstotliwości, przez co zegary kwarcowe są co najmniej o rząd wielkości dokładniejsze od zegarów mechanicznych. pełny tekst

Zegar wahadłowy - zegar mechaniczny wykorzystujący wahadło jako regulator chodu do odmierzania czasu. Do wskazywania czasu w zegarach wahadłowych wykorzystuje się wskaźnik analogowy w postaci tarczy i wskazówek. Zegary te mają obudowy w postaci szafki, najczęściej drewnianej o zróżnicowanych wymiarach. Duże zegary z długim wahadłem ustawiane są na podłodze, mniejsze wieszane na ścianie lub ustawiane na półce (zegar kominkowy). Najczęściej spotykane zegary wahadłowe to zegary bijące (wybijające pełne godziny, półgodziny i kwadranse), kukułkowe (mechanizm bicia jest zastąpiony przez system piszczałek), wygrywające melodie (kuranty) oraz wskazujące czas (chodziki). pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".