Kuni viimase ajani peeti kvantkellaks kõige täpsemat kella, mis oli vale vaid 1 sekund 3,7 miljardi aasta jooksul. Neid edestas USA-s Colorado osariigis välja töötatud aatomkatsekell.
2014. aastal teatas Colorado Boulderi ülikooli ning Riikliku Standardi- ja Tehnoloogiainstituudi teadlaste rühm strontsiumi aatomkella leiutamisest. See kell on 1,5 korda täpsem kui eelmised.
Kui selline kell suudaks viis miljardit aastat pidevalt töötada, siis see ei jookseks edasi ega jääks sekunditki maha.
Selles maailma kõige täpsemas kellas on mitu tuhat strontsiumi aatomit paigutatud umbes saja filtri ahelatesse, mis on võimsa laserkiire moodustatud optiline võre.
Strontsiumi aatomite vibratsiooni sagedus on 430 miljardit korda sekundis. Tänu sellele sagedusele on strontsiumkellad palju täpsemad kui maailma standardites tunnustatud tseesiumikellad.
Strontium versus tseesiumikellad
Rahvusvaheliste standardite kohaselt peetakse tseesiumil põhinevaid aatomkellasid kõige täpsemateks kelladeks. Sellised on näiteks USA-s Colorados asuvad NIST-F1 kellad.
Optilised strontsiumkellad töötavad kõrgematel sagedustel kui tseesiumikellad, mis kasutavad mikrolaineahjusid. Suure täpsuse ja stabiilsuse tõttu võivad strontsiumkellad tseesiumi hästi asendada ja neid tunnustada kogu maailmas peamise standardina maailma aja mõõtmisel.
Kuidas mõõdetakse aatomkella efektiivsust
Aatomkella efektiivsuse mõõtmiseks kasutatakse kahte peamist parameetrit: stabiilsus ja täpsus. Stabiilsus näitab, kuidas kella kiirus aja jooksul muutub ja on oluline liikumise pikaajaliseks toimimiseks. Täpsus näitab, kui lähedal on kell resonantssagedusele, kus seotud aatomid energiatasemete vahel vibreerivad.
Stabiilsuse ja täpsuse osas purustab eksperimentaalne strontsiumkell kõik rekordid.
Miks vajate aatomkella
Aja mõõtmise tehnoloogia on arenenud vähemast täpsemaks. Algul piisas iga tunni mõõtmisest, seejärel sai võimalikuks minutite ja sekundite mõõtmine.
Vaatamata suurele täpsusele ei tundu aatomkell inimestele nii vajalik. Kuid see on ainult esmapilgul.
Selline aja mõõtmise täpsus on vajalik mõnes süsteemis, kus isegi miljard miljardik sekundit mängib olulist rolli. Näiteks aatomkellasid kasutatakse telekommunikatsioonisüsteemide, aga ka satelliitnavigatsioonisüsteemide töö sünkroniseerimiseks.
Elektrit tarnivad ettevõtted kasutavad tuumatehnoloogiat, et täpselt kindlaks teha, kus elektrijuhtmed on kahjustatud. Kosmoseuurimine kasutab aatomkella tehnoloogiat kaugete kosmoseobjektide raadiovaatluste tegemiseks.
Sagedus on mõiste, mis kehtib aja kohta. See on aja suurus, see on kellade töötamise tempo. Seda väärtust võetakse arvesse raadio- ja televisioonisaadetes, et vältida jaamade ja kanalite kattumist.
Päikesesüsteemi sisese sondiga kosmose vaatlemine on võimatu ilma Maa jaamades täpsete aatomikellade osaluseta.
Aeg mängib olulist rolli mitmesuguste inimtegevuse korraldamisel. Finantsturud nõuavad tehingute ajastamise määramisel üha täpsemaid arvutusi.
