Une horloge atomique est un type d'horloge qui utilise les atomes de différents éléments afin de maintenir la précision de chronométrage constante. Bien que l'ammoniac, l'hydrogène et le rubidium ont été utilisés, le césium (césium en Grande-Bretagne) est l'élément le plus commun utilisé parce qu'il a été le premier à travailler.
Histoire
La première horloge atomique a été construite en 1948 par le National Bureau of Standards US en utilisant l'ammoniac et le tuyau de cuivre. Malheureusement, il était moins précis que les horloges mécaniques et donc n'a jamais été utilisé pour garder le temps.
La première horloge atomique succès est venu en 1955. Construit par Louis d'Essen, le Césium I était la première horloge atomique qui a gardé le temps avec plus de précision que l'horloge moyenne. Sa capacité à garder le temps était si précis qu'il était plus constante alors la rotation de la Terre.
Seulement un an plus tard, une horloge de césium était disponible à l'achat. La précision était devenu si avancé qu'il serait perdre une seconde toutes les 6000 ans.
Fonction
Dans une horloge atomique, le temps est maintenu par un oscillateur à cristal de quartz, qui peut changer de fréquence au fil du temps et faire varier la précision de l'horloge. Afin de maintenir la précision, une horloge atomique comporte un dispositif qui vérifie de manière répétée la fréquence de l'oscillateur.
Les horloges atomiques les plus précises utilisent une offre de césium, avec ses électrons 55 de filage qui sont manipulés par un four, des aimants et des ondes radio pour maintenir l'oscillateur à cristal de quartz à la bonne fréquence. Une diminution du nombre de changement d'électrons signifie que l'oscillateur doit être ajustée, une tâche gérée par un système automatisé jusqu'à ce que le nombre d'atomes modifiés revient au maximum.
Dans les horloges atomiques les plus récentes, les lasers sont utilisés à la place des aimants pour séparer les atomes de césium et ceux-ci ne perdent une seconde toutes les 6 millions d'années.
Les usages
Pour la personne moyenne, la précision suprême d'une horloge atomique ne semble pas utile, mais en réalité l'horloge se révèle indispensable à bien des égards. Par exemple, ceux qui utilisent des appareils GPS sont ayant leur position mis en évidence par plusieurs des 27 satellites, dont chacun portent trois horloges atomiques.
Les entreprises de communication utilisent des horloges atomiques pour obtenir des fréquences exactes de sorte que plusieurs conversations peuvent descendre les mêmes fils. Sans ce genre de précision, les communications seraient encombrer à cause de tant de personnes utilisant les lignes.
Comparaison
L'horloge moyenne, non-atomique fonctionne en comptant les vibrations de quelque chose comme un pendule qui maintient une fréquence constante. Cependant, ce mécanisme peut être affecté par des stimuli tels que la gravité, la pression atmosphérique et même température, en faisant ainsi varier la vitesse de l'horloge. Les horloges atomiques, d'autre part, ne ferait que connaître des variations mineures après des centaines d'années, ce qui les rend beaucoup plus précis que les horloges mécaniques.
Avances
Les nouvelles avancées, plus précises sur l'horloge atomique sont recherchés et inventés. La fontaine de césium expérimentale implique l'utilisation de lasers pour ralentir des millions d'atomes de césium, puis les pousser vers le haut pour leur permettre de succomber à la gravité, à quel point ils passent à travers les ondes radio et un laser mesure la quantité de changement d'énergie. Leur précision a atteint une perte d'un deuxième tous les 15 millions d'années.
La machine d'ions piégés est un dispositif qui retient les ions (atomes avec des charges électriques) en place et les expose à radiationto réduire les problèmes de fréquence. On croit que, une fois mis au point, la machine doit seulement perdre une seconde toutes les 10 milliards d'années.