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.