Velmi přesné atomové hodiny měří čas měřením vibrací atomů. Fungují na základě přesných a předvídatelných kmitů atomů, známých jako atomová rezonance. Bezkonkurenční přesnost a stabilita těchto hodin způsobila revoluci v měření času. V tomto příspěvku prozkoumáme vnitřní fungování atomových hodin a odpovíme na často kladené dotazy týkající se jejich přesnosti, fungování a možných nepřesností.
Základem atomových hodin jsou atomy, které kmitají s určitou a konstantní frekvencí. Většina atomových hodin se spoléhá na oscilace vnějších elektronů atomu cesia nebo rubidia nebo na vibrace atomů cesia. Aby oscilace těchto atomů zůstaly stálé a spolehlivé, používá se k jejich úpravě řada metod.
Ústředním prvkem atomových hodin je oscilátor, který vytváří elektromagnetický signál o stejné frekvenci, jakou mají oscilace atomů. Tímto signálem je pak řízen hodinový mechanismus, obvykle křemenný oscilátor, který počítá cykly a převádí je na sekundy, minuty a hodiny. Přesnost atomových hodin závisí na stabilitě oscilátoru a přesnosti kmitání atomů.
Moderní atomové hodiny jsou mimořádně přesné, s přesností na několik miliardtin sekundy každý den. Nejpřesnější atomové hodiny mohou běžet bez ztráty sekundy po miliony let. Tato mimořádně vysoká přesnost je možná díky pečlivé regulaci teploty, tlaku a dalších proměnných prostředí, které by mohly ovlivnit oscilace atomu. Aby se dále ověřila jejich spolehlivost, jsou atomové hodiny často kalibrovány s jinými mimořádně přesnými atomovými hodinami.
Atomové hodiny jsou neuvěřitelně přesné, ale existuje několik věcí, které je mohou ovlivnit a vést k chybám. Jedním z nich je relativistická dilatace času, jev předvídaný Einsteinovou obecnou teorií relativity. Vlivem gravitace se čas v nižších nadmořských výškách pohybuje o něco pomaleji než ve výškách vyšších. Z tohoto důvodu budou atomové hodiny nastavené ve větší výšce tikat o něco rychleji než hodiny nastavené v menší výšce.
Kromě toho mohou atomové hodiny rušit vnější elektromagnetická pole a jiné zdroje. Tyto prvky mohou zkreslit přesné atomové oscilace a vnést do systému měření času chyby. Atomové hodiny se uchovávají ve speciálně konstruovaných místnostech, které je chrání před vnějšími vlivy, aby se tyto účinky omezily.
Vaše atomové hodiny nemusí být správně kalibrovány nebo synchronizovány, pokud dochází k přetrvávajícímu mnohahodinovému nesouladu. Atomové hodiny jsou závislé na získávání přesných časových signálů ze zdrojů, jako jsou rádiové signály nebo satelitní signály, které se používají jako standardy atomového času. K velkému časovému rozdílu může dojít, pokud jsou tyto signály nesprávně interpretovány nebo jsou vnitřní mechanismy hodin poškozeny.
Závěrem lze říci, že atomové hodiny využívají k mimořádně přesnému měření času předvídatelné oscilace atomů. Díky použití robustních oscilátorů a přesné atomové rezonance vytvářejí mimořádně přesné časové signály. Atomové hodiny jsou pozoruhodně přesné, přesto jsou citlivé na vlivy vnějšího světa a relativistickou dilataci času. Pokud zjistíte značné časové nesrovnalosti, doporučujeme zkontrolovat synchronizaci a kalibraci atomových hodin, abyste zajistili jejich správnou funkci.
Atomové hodiny jsou mimořádně přesné časoměrné přístroje, které ke sledování plynutí času využívají vibrace atomů. Atomové hodiny mohou vydržet několik desítek let za předpokladu, že je jim věnována správná péče a jsou pravidelně rekalibrovány. Přesná životnost atomových hodin závisí na řadě proměnných, včetně typu hodin, použitých materiálů a požadované úrovně stability. V zájmu udržení kroku s technologickými změnami mohou některé atomové hodiny vyžadovat průběžnou modernizaci nebo výměnu součástí. Obecně jsou atomové hodiny vyrobeny tak, aby byly velmi přesné a odolné, což zajišťuje přesné měření času po dlouhou dobu.
Skutečně existují hodiny, které jsou přesnější než atomové hodiny. Nejpřesnějšími hodinami, které se dnes používají, jsou optické atomové hodiny, které využívají lasery k zachycení a kvantifikaci atomových vibrací. Ve srovnání s konvenčními atomovými hodinami, které využívají mikrovlnné signály, jsou tyto hodiny ještě přesnější. Nejpřesnějšími časoměrnými zařízeními jsou v současné době optické atomové hodiny, které dokáží měřit okamžik s přesností přibližně jedné sekundy za 33 miliard let.
Atomové hodiny ve skutečnosti v důsledku obecné teorie relativity tikají ve vesmíru pomaleji. Podle Einsteinovy teorie se čas pro objekt pohybuje tím pomaleji, čím blíže je velkému tělesu, jako je Země. Atomové hodiny snášejí ve vesmíru menší gravitační dilataci času než hodiny na Zemi, protože vesmír působí slabší gravitační silou. Atomové hodiny ve vesmíru proto tikají o něco rychleji než hodiny na Zemi. Aby měření času mezi pozemskými a vesmírnými systémy bylo přesné a synchronizované, je třeba tento vliv zohlednit.