Stroj času-Atomové hodiny

Byly poprvé zprovozněny roku 1946 americkým fyzikem Willardem Frankem Libbym. Představují pravděpodobně nejpřesnější přístroj na měření času na světě. Jejich přesnost je několikamiliardkrát vyšší než přesnost křemíkových hodin. Dosahují odchylky 1 s za několik set tisíc let.

Princip funkce spočívá v tom, že hodiny „počítají“ tiky rezonátoru. U kyvadlových hodin je rezonátorem kyvadlo, u dnes běžných hodin křemíkový krystal a konečně u atomových hodin je to rezonanční frekvence atomů prvků.

Použití atomů přináší velikou výhodu právě díky stálosti frekvence. Nejčastější látkou v atomových hodinách je (kromě vodíku a rubídia) izotop cesia 133. Každý atom tohoto prvku rezonuje na frekvenci 9 192 631 770 Hz. Tato frekvence zůstává stálá i přes změny teploty a okolního tlaku, což se ovšem o křemíku říct nedá. Takto přesné měření času je využito v družicích GPS a podstatě u většiny ostatních družic a sond.

Základní princip spočívá ve vybuzení těchto atomů. K tomu se používají v případě Cesia mikrovlny. Frekvence mikrovln se neustále mění a kolísá nahoru a dolů. V bodě kdy dosáhne přesně 9 192 631 770 se vybudí největší počet atomů Cesia. Po zjištění tohoto počtu se frekvence mikrovln ustálí a může být použita jako velmi přesný rezonátor. V dnes obvyklých atomových hodinách prochází proud atomů Cesia ve vakuu mikrovlnným zářením. To atomy vybudí a dále magnetické pole oddělí nevybuzené od vybuzených atomů a nasměruje je dále k detektoru. Ten zjistí jejich počet a zastaví mikrovlnný generátor na správné frekvenci.

Použití atomových hodin:

Bez přesného atomového času se dnes nemůže lidstvo obejít. GPS družice by bez přesného času nedokázaly změřit polohu s přesností na metry, atomové hodiny nám také nabízejí přesný čas i doma. Systém DCF 77 pracující na frekvenci 77,5 kHz zajišťuje přesný čas v domácnostech, do vzdálenosti »1800 km od Frankfurtu. K takovémuto přesnému času ovšem potřebujete speciální budík nebo hodiny. (více na stránce http://hw.cz/docs/dcf/dcf.html )