© A. Brookes/SPL
Fysiikka

Atomikello käy yhä tarkemmin

Yksi sekunti 200 milljoonassa vuodessa. Näin vähän heittävät maailman tarkimmat kellot. Sekin on liikaa, ja siksi nyt on kehitetty vieläkin tarkempi atomikello.

Virallinen aika on vuodesta 1967 lähtien mitattu atomikelloilla. Atomikellon aika lasketaan värähtelystä, joka syntyy, kun atomien elektronit siirtyvät energiatasolta toiselle.

Atomikellot ovat nykyisin täsmällisimpiä ajan mittareita: tarkimmat niistä edistävät korkeintaan sekunnin 200 miljoonassa vuodessa. Se ei kuitenkaan riitä.

Avaruudessa navigoimiseen tai fysiikan ilmiöiden tutkimiseen ja määrittämiseen tarvitaan vielä tarkempi kellonaika.

Elektronit mittaavat aikaa

Yhdysvaltalaistutkijat ovatkin kehittäneet uudenlaisen atomikellon, joka on yli sata kertaa niin tarkka kuin nykyiset.

Nykymääritelmän mukaan sekunti on 9 192 631 770 kertaa sellaisen säteilyn jaksonaika, joka vastaa cesium-133-atomin siirtymää kahden energiatason välillä.

Atomin energiataso vaihtuu, kun sen elektronit siirtyvät ylemmälle radalle. Atomikellossa on pieni hyvin kylmäksi jäähdytetty atomipilvi, jota pidetään paikallaan lasersäteiden avulla.

Ytterbium värähtelee tiuhempaan

Näihin atomeihin kohdistetaan mikroaaltoja, joiden taajuus sovitetaan niin, että aaltojen energia saa elektronin siirtymään energia­tasolta toiselle.

Tuo taajuus vastaa 9 192 631 770:tä värähdystä sekunnissa. Aika on sitä tarkempi, mitä suurempi säteilyn taajuus on. Ongelmana on ollut se, että kun taajuus kasvaa, atomeja on vaikeaa pitää paikallaan laserilla.

Yhdysvaltalaistutkijoiden kellossa käytetään cesiumin sijaan ytterbiumia. Testien mukaan ytterbiumkellot käyvät yli sata kertaa niin tarkasti kuin cesiumkellot.

Lasersäde pitää jäähdytettyjen atomien pilven paikoillaan atomi- kellon tyhjiökammiossa. Aika mitataan atomien elektroneista.

© Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Lue myös:

Kuutiossa on yli kilo ilmaa
Fysiikka

Kuutiossa on yli kilo ilmaa

1 minuuttia
4. dimension
Fysiikka

Onko olemassa neljäs ulottuvuus?

0 minuuttia
Supernova
Jaksollinen järjestelmä

Miten raskaat alkuaineet syntyivät?

2 minuuttia

Kirjaudu sisään

Virhe: Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
NäytäPiilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!