WikiSysop: bnz

2022-05-07T22:53:18Z

bnz

←Starija inačica		Inačica od 7. svibanj 2022. u 22:53
Redak 1:		Redak 1:
	~~<!--'''Atomski sat'''-->~~[[Datoteka:FOCS-1.jpg\|mini\|desno\|250px\|Atomski sat FOCS-1 u Švicarskoj, koji je počeo raditi 2004., ima najveću grešku od 1 sekunde u 30 milijuna godina]]		[[Datoteka:FOCS-1.jpg\|mini\|desno\|250px\|Atomski sat FOCS-1 u Švicarskoj, koji je počeo raditi 2004., ima najveću grešku od 1 sekunde u 30 milijuna godina]]
	[[Datoteka:Usno-mc.jpg\|mini\|desno\|250px\|Atomski sat s cjelokupnom opremom, u američkom pomorskom opservatoriju]]		[[Datoteka:Usno-mc.jpg\|mini\|desno\|250px\|Atomski sat s cjelokupnom opremom, u američkom pomorskom opservatoriju]]
	[[Datoteka:ChipScaleClock2 HR.jpg\|mini\|desno\|250px\|Minijaturni atomski sat]]		[[Datoteka:ChipScaleClock2 HR.jpg\|mini\|desno\|250px\|Minijaturni atomski sat]]

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica

2021-09-29T02:37:31Z

Bot: Automatski unos stranica

Nova stranica

[[Datoteka:FOCS-1.jpg|mini|desno|250px|Atomski sat FOCS-1 u Švicarskoj, koji je počeo raditi 2004., ima najveću grešku od 1 sekunde u 30 milijuna godina]]
[[Datoteka:Usno-mc.jpg|mini|desno|250px|Atomski sat s cjelokupnom opremom, u američkom pomorskom opservatoriju]]
[[Datoteka:ChipScaleClock2 HR.jpg|mini|desno|250px|Minijaturni atomski sat]]
[[Datoteka:Clock accuracy.jpg|mini|desno|250px|Točnost atomskih satova kroz povijest (NIST - ''National Institute of Standards and Technology'')]]
'''Atomski sat''' na bazi [[cezij]]a je [[sat]] koji koristi [[elektromagnetsko zračenje]], koje nastaje kod prijelaza između dviju hiperfinih razina osnovnog stanja atoma cezija-133 na temperaturi od 0 [[Kelvin|K]]. Prvi atomski sat je napravljen 1955. u [[Ujedinjeno Kraljevstvo|Velikoj Britaniji]]. Od tada, njegova izrada je toliko napredovala, da se smatra jednim od najpreciznijih uređaja, koje je čovjek napravio u svojoj [[povijest]]i. Najnovija generacija atomskih satova ima najveću grešku od 1 sekunde u 30 milijuna godina.<ref>"TIME from Earth Rotation to Atomic Physics" McCarthy Dennis, Seidelmann P. Kenneth, publisher=Wiley-VCH, 2009.</ref>

Atomski sat je najtočniji sat na svijetu. On čak preciznije mjeri vrijeme od [[Zemljina rotacija|rotacije Zemlje]] i kretanja zvijezda. Bez njega ne bi bio izvodljiv ni GPS ([[Global Positioning System]]), [[navigacija]] bi bila otežana, položaji [[planet]]a ne bi se mogli određivati tako precizno, ne bi bilo moguće tako precizno planiranje svemirskih letova.

I atomski i običan mehanički sat za mjerenje vremena koriste [[titranje]] ili osciliranje, ali kod atomskog sata je ono određeno [[Masa|masom]] [[Atomska jezgra|jezgre atoma]] i silom [[Gravitacija|gravitacije]], te elektrostatičkom “oprugom” između [[Električni naboj|pozitivnog naboja]] jezgre i [[elektron]]skog oblaka.

==Način rada==
[[Atom]]i imaju karakteristične [[frekvencija|frekvencije]] [[titranje|titranja]]. Najpoznatija frekvencija narančasti je sjaj [[natrij]]a iz [[Kuhinjska sol|kuhinjske soli]], kada se prospe po [[plamen]]u. Atom može imati različite frekvencije, ali je [[cezij]]-133 element koji se najčešće koristi u atomskim satovima.

Da bi se cezijeva atomska [[rezonancija]] iskoristila za atomski sat, potrebno je precizno izmjeriti jednu od njegovih frekvencija, što se obično čini vezivanjem jednog [[kristal]]nog oscilatora za glavnu [[Mikrovalovi|mikrovalnu]] rezonanciju cezijevog atoma. Taj signal je u mikrovalnom području elektromagnetskog spektra i, sasvim slučajno, u istoj je vrsti frekvencija kao direktno emitirani satelitski signali.

Da bi se napravio atomski sat, cezij se prvo zagrijava i atomi prolaze kroz cijev pod visokim [[vakuum]]om – prvo kroz [[magnetno polje]] koje odabire atome odgovarajućeg energetskog stanja, pa potom prolaze kroz intenzivno mikrovalno polje. Frekvencija mikrovalne energije titra natrag i naprijed u uskom području frekvencija, tako da u jednoj točki svakog ciklusa prelazi frekvenciju od točno 9 192 631 770 [[Hertz]]a. Domet mikrovalnog generatora je ionako blizu baš toj frekvenciji, jer potječe od preciznog kristalnog oscilatora. Kad atom cezija primi mikrovalnu energiju na točnoj frekvenciji, njegovo energetsko stanje se mijenja.

Na drugoj strani cijevi, drugo magnetno polje izdvaja atome izmjenjenog energetskog stanja ukoliko je mikrovalno polje na točnoj frekvenciji. Jedan detektor na kraju cijevi daje izlaz proporcionalan broju cezijevih atoma koji ga udaraju, pri čemu su najveće vrijednosti izlaza onda kad je mikrovalna frekvencija točna. Ta najveća vrijednost se potom koristi za izvođenje male ispravke, kako bi se kristalni oscilator, odnosno mikrovalno polje, postavili na preciznu frekvenciju. Tako utvrđena frekvencija se potom dijeli sa 9 192 631 770, kako bi se dobio jedan otkucaj po [[sekunda|sekundi]] potreban u realnom svijetu.

Danas postoji više vrsta atomskih satova, ali svi rade na sličan način. Najveća razlika među njima se odnosi na [[Kemijski element|element]] koji koriste kao sredstvo otkrivanja promjene energetskih razina: cezijev koristi snop cezijevih atoma, pri čemu sat uz pomoć magnetnog polja razdvaja cezijeve atome različitih energetskih razina; [[vodik]]ovi atomski satovi održavaju atome vodika na odgovarajućoj energetskoj razini u jednom spremniku sa zidovima od specijalnog materijala, tako da atomi ne gube prebrzo visoku energetsku razinu. Najjednostavniji i najkompaktniji, [[rubidij]]evi atomski satovi, koriste staklenu ćeliju sa [[plin]]om rubidijem, koja mijenja upijanje [[svjetlost]]i na optičkoj rubidijevoj frekvenciji, kad je okolna mikrovalna frekvencija točna. Najprecizniji su cezijevi atomski satovi sa normalnim magnetnim poljem.

==Povijest==
Prvi koji je predložio ideju korištenja elektromagnetskog zračenja, koje nastaje kod prijelaza između dviju razina osnovnog stanja atoma, je bio [[William Thomson|Lord Kelvin]] 1879.<ref>Sir William Thomson (Lord Kelvin) and Peter Guthrie Tait: ''Treatise on Natural Philosophy'', Cambridge University Press, 1879., [http://books.google.com/books?id=naXkAAAAMAAJ&pg=PA227&lpg=PA227&dq=atoms#v=onepage&q=atoms&f=false page 227]</ref>[[Isidor Isaac Rabi|Isidor Rabi]] je 1930-tih razvio [[Magnetna rezonancija|magnetsku rezonanciju]] i to je bio prvi praktični način da se to primijeni.<ref>
M.A. Lombardi, T.P. Heavner, S.R. Jefferts: "NIST Primary Frequency Standards and the Realization of the SI Second", [http://tf.nist.gov/general/pdf/2039.pdf] journal=Journal of Measurement Science, 2007.</ref> 1949. je u [[SAD]] napravljen prvi [[Amonijak|amonijev]] maser, koji je imao veću grešku od kvarcnih satova, ali je radio na sličan način kao današnji atomski satovi. Prvi točan atomski sat je napravio Louis Essen u [[Ujedinjeno Kraljevstvo|Velikoj Britaniji]] 1955., na osnovu atoma cezija-133. Točnost toga sata je dovela da je svojstvo cezija-133 izabrano od [[Međunarodni sustav mjernih jedinica|Međunarodnog sustava mjernih jedinica]] za određivanje trajanja jedne sekunde. [[Sekunda]] je trajanje od 9 192 631 770 [[period]]a [[Elektromagnetsko zračenje|zračenja]] koje odgovara prijelazu između dviju hiperfinih razina osnovnog stanja atoma [[cezij]]a-133 na temperaturi od 0 [[Kelvin|K]].<ref>L. Essen, J.V.L. Parry: "An Atomic Standard of Frequency and Time Interval: A Caesium Resonator", journal=Nature, 1955.</ref>

Od tada se za atomske satove koriste vodik-1, cezij-133 i rubidij-87, ali ipak cezij-133 je najtočniji. Atomski sat FOCS-1 u [[Švicarska|Švicarskoj]], koji je počeo raditi 2004., ima najveću grešku od 1 sekunde u 30 milijuna godina.<ref>J. Ye, H. Schnatz, L.W. Hollberg: "Optical frequency combs: From frequency metrology to optical phase control", http://jilawww.colorado.edu/YeLabs/pubs/scienceArticles/2003/sArticle_2003_08_SchnatzHollberg.pdf {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090325204907/http://jilawww.colorado.edu/YeLabs/pubs/scienceArticles/2003/sArticle_2003_08_SchnatzHollberg.pdf |date=25. ožujka 2009. }}], journal=IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2003.</ref>

==Kvantni sat==
2008.[[fizičar]]i iz NIST-a (engl. ''National Institute of Standards and Technology'') su prikazali kvantni sat, koji se zasniva na pojedinim ionima [[berilij]]a i [[aluminij]]a. To je najtočniji sat do tada, s najvećom greškom od 1 sekunde u milijardu godina. 2010. ista je grupa fizičara prikazala novi, još točniji sat, koji se zasniva na pojedinim ionima [[magnezij]]a i aluminija, i koji je dvostruko točniji od predhodnog.<ref>"NIST 'Quantum Logic Clock' Rivals Mercury Ion as World's Most Accurate Clock", [http://www.physorg.com/pdf124035207.pdf], PhysOrg.com, 2009.</ref><ref>C.W Chou, D. Hume, J.C.J. Koelemeij, D.J. Wineland, and T. Rosenband: "Frequency Comparison of Two High-Accuracy Al+ Optical Clocks", [http://tf.boulder.nist.gov/general/pdf/2438.pdf], NIST, 2011.</ref>

== Izvori ==
{{izvori|1}}

[[Kategorija:Mjerni instrumenti]]
[[Kategorija:Satovi]]

Atomski sat - Povijest promjena

WikiSysop: bnz

WikiSysop: Bot: Automatski unos stranica