Cho đến gần đây, chiếc đồng hồ chính xác nhất được coi là đồng hồ lượng tử, chỉ sai 1 giây trong 3,7 tỷ năm. Họ đã bị vượt qua bởi đồng hồ thí nghiệm nguyên tử được phát triển ở Hoa Kỳ, ở bang Colorado.
Năm 2014, một nhóm các nhà khoa học nghiên cứu từ Đại học Colorado Boulder và Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia đã công bố phát minh ra đồng hồ nguyên tử stronti. Chiếc đồng hồ này có độ chính xác cao hơn 1,5 lần so với những chiếc trước đó.
Nếu một chiếc đồng hồ như vậy có thể hoạt động không ngừng nghỉ trong năm tỷ năm, thì nó sẽ không chạy về phía trước và sẽ không bị tụt lại phía sau một giây nào.
Trong chiếc đồng hồ chính xác nhất thế giới này, vài nghìn nguyên tử stronti được sắp xếp thành chuỗi khoảng một trăm bộ lọc, là một mạng tinh thể quang học được hình thành bởi một chùm tia laze mạnh mẽ.
Tần số dao động của nguyên tử stronti là 430 tỷ lần mỗi giây. Nhờ tần số này, đồng hồ stronti chính xác hơn nhiều so với đồng hồ cesium được tiêu chuẩn thế giới công nhận.
Đồng hồ Stronti so với Cesium
Theo tiêu chuẩn quốc tế, đồng hồ nguyên tử làm từ cesium được coi là đồng hồ chính xác nhất. Chẳng hạn như đồng hồ NIST-F1 ở Colorado, Hoa Kỳ.
Đồng hồ stronti quang học hoạt động ở tần số cao hơn so với đồng hồ cesium sử dụng vi sóng. Do độ chính xác và độ ổn định cao, đồng hồ stronti có thể thay thế cesium và được công nhận trên toàn thế giới như là tiêu chuẩn chính để đo thời gian thế giới.
Cách đo hiệu suất của đồng hồ nguyên tử
Hai thông số chính được sử dụng để đo hiệu quả của đồng hồ nguyên tử: độ ổn định và độ chính xác. Độ ổn định cho biết tốc độ của đồng hồ thay đổi như thế nào theo thời gian và rất quan trọng đối với hoạt động lâu dài của bộ máy. Độ chính xác cho thấy đồng hồ gần như thế nào với tần số cộng hưởng mà tại đó các nguyên tử liên kết dao động giữa các mức năng lượng.
Về độ ổn định và độ chính xác, đồng hồ stronti thử nghiệm phá vỡ mọi kỷ lục.
Tại sao bạn cần một chiếc đồng hồ nguyên tử
Công nghệ đo thời gian đã phát triển từ ít hơn đến chính xác hơn. Lúc đầu, nó đủ để đo mỗi giờ, sau đó có thể đo phút và giây.
Mặc dù có độ chính xác cao, đồng hồ nguyên tử dường như không quá cần thiết đối với con người. Nhưng đây chỉ là cái nhìn đầu tiên.
Độ chính xác của phép đo thời gian như vậy là cần thiết đối với một số hệ thống, nơi mà ngay cả một phần tỷ giây cũng đóng một vai trò quan trọng. Ví dụ, đồng hồ nguyên tử được sử dụng để đồng bộ hóa hoạt động của hệ thống viễn thông, cũng như hệ thống định vị vệ tinh.
Các công ty cung cấp điện sử dụng công nghệ hạt nhân để xác định vị trí dây dẫn điện bị hư hỏng. Khám phá không gian sử dụng công nghệ đồng hồ nguyên tử để thực hiện các quan sát vô tuyến đối với các vật thể không gian ở xa.
Tần số là một khái niệm áp dụng cho thời gian. Đây là độ lớn của thời gian, đây là tốc độ mà đồng hồ chạy. Giá trị này được tính đến trong các chương trình phát thanh và truyền hình để tránh trùng lặp giữa các đài và kênh.
Việc quan sát không gian bằng tàu thăm dò bên trong hệ mặt trời là không thể nếu không có sự tham gia của đồng hồ nguyên tử chính xác tại các trạm trên Trái đất.
Thời gian đóng một vai trò quan trọng trong việc sắp xếp các loại hoạt động của con người. Thị trường tài chính ngày càng đòi hỏi những tính toán chính xác hơn trong việc xác định thời điểm giao dịch.
