Ten nowy, super dokładny zegar tyka w Krajowym Laboratorium Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej (KL FAMO) w Toruniu. Chociaż tak naprawdę tonie tyka, bo to jest optyczny zegar atomowy, jeden z nielicznych na świecie. To jest tak dokładny, że musza minąć miliardy lat, aby przy pomiarze czasu osiągnąć błąd jednej sekundy. Mówiąc inaczej, jeśli ten optyczny atomowy zegarek zaczął działać w chwili wielkiego wybuchu, dzisiaj jego "niedokładność" wynosiłaby jedną dziesiątą sekundy. Jest to coś według czego można ustawić własny zegarek.
Nowego polskiego zegara nie da się postawić na pulpicie biurka. W laboratorium FAMO zajmuje cztery pokoje i posiada trzy główne części składowe - wzorzec atomowy, optyczny "grzebień" oraz wysokiej precyzji laser. Optyczny zegar atomowe to nadal bardzo nowa technologia, ale jest przed nimi przyszłość gdyż mogą być jeszcze bardziej dokładne niż tradycyjne zegary zbudowane na bazie cezu i używane do eksperymentów opartych na pomiarze czasu. W ostatnich badaniach nad optycznymi zegarami atomowymi naukowcy odkryli, że nie ma problemu z dostosowaniem ich do standardów Narodowego Instytutu Standardów i Technologii.
Naukowcy zdecydowali się użyć w tym zegarze atomów strontu 88 jako wzorca atomowego. Strontu 88 jest najpopularniejszym izotopem metali ziem alkalicznych, ale radioaktywny stront 87 może być także użyty dla zwiększenia dokładności. Stront 88 ma czas połowicznego rozpadu mierzony w miliardach lat.
Atomy są zawieszone w próżni w temperaturze poniżej 10 microkelvinów. Aby rejestrować upływ czasu wystarczy po prostu na te standardowe atomy strzelić laserem. No dobrze- to nie jest takie proste.
Laser emituje światło z częstotliwością 429 teraherców, rozświetlając atomy. Częstotliwość lasera jest dobrana tak aby była dostrojona do oscylacji wzorca atomowego. Ta częstotliwość jest zbyt wysoka, aby liczyć ją elektronicznie, więc nie można go używać do mierzenia czasu bezpośrednio. Ten problem jest rozwiązywany przy pomocy optycznego grzebienia. Grzebień częstotliwości optycznej (inny rodzaj pulsującego lasera) jest używana do wystrzeliwania bardzo krótkich błysków światła, które mogą być synchronizowane z głównym laserem wysokiej częstotliwości.To w zasadzie zmienia nieczytelny laser wysokiej precyzji na częstotliwości radiowe, które następnie mogą być liczone drogą elektroniczną.
Istnieje wiele elementów wymagających dostrajania i testowania zanim zegar KL FAMO będzie gotowy do użycia w eksperymentach. Nie można po prostu użyć przełącznika i przekształcić ten zegar w jednym z najbardziej precyzyjnych zegarków na świecie.
Dotychczas zebrane dane zegara wskazują, że już jest najbardziej dokładnym zegarem w Polsce.
Budowa zegara kosztowała 20,5 mln zł. Pieniądze dało Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Problem polega na tym że podobno "pieniądze się skończyły" !
Podobne super dokładne zegary znajdują się w zaledwie kilku ośrodkach naukowych na świecie. Pochwalić się nimi mogą Amerykanie, Japończycy, Niemcy i Francuzi. Pierwszy w Polsce optyczny zegar atomowy (POZA) powstał właśnie w Krajowym Laboratorium Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej w Instytucie Fizyki UMK. Udało się go zbudować dzięki wspólnej pracy badaczy z trzech uniwersytetów: Warszawskiego, Jagiellońskiego i Mikołaja Kopernika. Całym projektem kierował prof. Czesław Radzewicz z UW, pracom w Toruniu przewodził prof. Roman Ciuryło, w Krakowie zaś prof. Wojciech Gawlik.
W laboratoriach Uniwersytetu Jagiellońskiego skonstruowano pierwszy
wzorzec atomowy wykorzystujący ultrazimne atomy strontu, na
Uniwersytecie Warszawskim skonstruowano optyczny grzebień częstości, na
UMK zaś zbudowano drugi wzorzec atomowy i ultrastabilny laser. W
listopadzie zeszłego roku wszystkie podzespoły uruchomiono Torunia,
konstruując dwa, a nie jeden, optyczne zegary. Zrobiono to, by dodatkowo
sprawdzić poprawność i dokładność działania urządzenia. Cały tekst: http://torun.gazeta.pl
PS.Bardzo prawdopodobna jest również zmiana definicji sekundy. Ta, którą
znamy, obowiązuje od 1967 r., ale oparta jest na atomach cezu używanych
w konwencjonalnych zegarach atomowych.
Na stronie (KL FAMO) w Toruniu jest tylko skromna, zdawkowa informacja:
Zbudowaliśmy system dwóch niezależnych optycznych zegarów atomowych z atomami strontu. System składa się z dwóch atomowych wzorców częstotliwości interrogowanych przez ultrawąski spektralnie laser, wstępnie stabilizowany do wnęki optycznej o bardzo wysokiej finezji oraz z grzebienia częstości optycznych.
* Dla czasów uśredniania większych niż 60 s, względna stabilność naszego zegara rośnie jak σy (τ ) = 3.41(27)×10−14/√(τ), a po zaledwie 5 minutach osiąga 2*10-15.
*Posiadamy także przyłącze do stabilizowanego łącza światłowodowe do przesyłania czasu i częstotliwości na długie dystanse (sieć OPTIME) ,co pozwala nam na odniesienie się do skal UTC(AOS) i UTC(PL)
http://www.fizyka.umk.pl/~bazafamo/index.php/pl/optyczny-zegar-atomowy
PS. Proszę wybaczyć jeśli w tekście użyte są niezbyt fachowe określenia. Przełożyłem informację z języka angielskiego ( http://www.extremetech.com/extreme/200006-polands-new-optical-atomic-clock-will-keep-better-time-than-all-previous-clocks ) najlepiej jak potrafię.