Når sommertid nærmer seg, vil du se mange påminnelser om å skifte klokker en time frem like før du legger deg på lørdag kveld. Dette fikk oss til å tenke på klokkene som stilte seg. Disse radiostyrte klokkene er tilgjengelige for så lite som $ 10 eller $ 15, og blir stadig mer populære, ettersom de tilpasser seg automatisk til tidsskift og vil fungere praktisk talt hvor som helst i det kontinentale USA. Du kan godt ha en av dem allerede. Men du vet kanskje ikke hvordan de fungerer.
Relatert innhold
- Kan lyd forklare et 350 år gammelt klokkemysteri?
Klokkens lavteknologiske utseende skjuler et forseggjort system for å holde det nøyaktig i samsvar med det National Institute of Standards and Technology anser som offisiell tid: en klokke kalibrert av bevegelsen av en klump av cesiumatomer i Boulder, Colorado. Dette er den offisielle atomklokken, som ligger ved NISTs fysiske målelaboratorium, og holder tiden for hele landet.
Det sofistikerte apparatet - kjent som NIST-F1 - er det siste i en serie med høyteknologiske atomklokker og ble offisielt adoptert som USAs tidsstandard i 1999. Nøyaktigheten til NIST-F1 forbedres kontinuerlig, og fra og med 2010 forskere beregnet at usikkerheten var redusert til det punktet at den verken vil vinne eller tape et sekund i løpet av 100 millioner år.
Denne grad av nøyaktighet oppnås ved et komplekst teknologisk oppsett. I 1967 definerte International Bureau of Weights and Measures offisielt et eneste sekund som tiden det tar et enkelt cesiumatom å overføre mellom energinivået et gitt antall ganger - det vil si cesiums naturlige resonansfrekvens. NIST-F1 er kjent som en cesium fontene atomklokke fordi den bruker en fontenen-lignende rekke lasere for å manipulere cesiumatomer og oppdage denne frekvensen så nøyaktig som mulig.
Inne i enheten er seks kraftige lasere rettet mot en gass som inneholder cesiumatomer, som bremser bevegelsen og kjøler dem ned til temperaturer bare milliondeler av en grad over absolutt null. Deretter skyver et par vertikale lasere den klumpede kulen med cesiumatomer omtrent en meter oppover i hulrommet, som er fylt med mikrobølgestråling. Når den driver nedover, blir en annen laser pekt på atomene og oppdager hvor mange som ble endret av mikrobølgene. Forskere kalibrerer mikrobølgefrekvensen for å maksimere antallet berørte atomer.
NIST bruker dette målet på cesiums resonansfrekvens som det offisielle sekundet for USAs primære tidsstandard. Men hvordan kommer det til din radiostyrte klokke? Den offisielle tidsstandarden sendes til WWVB, NISTs radiobølgestasjon i Fort Collins, Colorado. En gang per minutt bruker WWVB fem antenner til å kringkaste en digital kode som indikerer den offisielle tiden - inkludert året, dato, time, minutt og om sommertid er i kraft - over hele landet.
De fleste radiostyrte klokker er programmert til å motta dette signalet en gang per dag med innebygde mottakere og kalibrere tiden deretter. Eksperter sier at din radiostyrte klokke vil fungere best når den er plassert i nærheten av et vindu som vender mot kilden til sendingen, Fort Collins. Mange andre land har egne offisielle tidssendinger, basert på andre atomklokker.
En klokke som holder seg nøyaktig i 100 millioner år er ganske bra, ikke sant? Ikke for NIST. I 2010 kunngjorde de fremskritt med å utvikle en ny "kvantelogikk klokke", som holder tiden basert på et enkelt atom av aluminium. Den nye klokken vil verken vinne eller tape et sekund over 3, 7 milliarder år, melder forskerne, og gir den tittelen verdens mest presise klokke.
Så i år, hvis klokken din automatisk hopper en time foran klokken 2 søndag, må du huske at et intrikat oppsett av lasere og atomer tusenvis av kilometer unna er grunnen til det. Vi har helt sikkert kommet langt fra å se solur og svingete klokker.
