Ερώτημα: Πώς επιτυγχάνεται η ακριβής μέτρηση του χρόνου σήμερα και ποιες ανάγκες εξυπηρετεί αυτό;

ΟΜΑΔΑ 1

ΚΕΙΜΕΝΟ 1 - Ταπιο ακριβή ρολόγια του κόσμου Ατομικάρολόγια01-10-2012 ΕΠΙΣΤΗΜΗ, ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

Πόσο ακριβή είναι τα πιο ακριβή ρολόγια του κόσμου;

Όσο κι αν σας φαίνεται απίστευτο, το ατομικό ρολόι του «Εθνικού Εργαστηρίου Φυσικών Επιστημών» της Βρετανίας δεν χάνει δευτερόλεπτο ούτε σε 138 εκατομμύρια χρόνια!

Για να έχουν τόσο σταθερή συχνότητα, τα ατομικά ρολόγια χρησιμοποιούν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που εκπέμπουν συγκεκριμένα άτομα κατά την αποδιέγερσή τους.

Βέβαια τα ατομικά ρολόγια δεν έχουν καμία σχέση με τα γνωστά μας ρολόγια. Πρόκειται για συσκευές στο μέγεθος δωματίου εφοδιασμένες με πολύπλοκα ηλεκτρονικά συστήματα ακριβείας.

Τα ρολόγια αυτά έχουν πολύ σημαντικές εφαρμογές.

Πρώτ’ απ’ όλα, χρησιμοποιούνται ως το μέτρο ορισμού του δευτερολέπτου. Δηλαδή, στην ερώτηση «Πόσος χρόνος είναι ένα δευτερόλεπτο;» μπορούμε να απαντήσουμε χρησιμοποιώντας την τεχνολογία των ατομικών ρολογιών. Η τεχνική (αλλά και ακριβής) απάντηση είναι:

«Ένα δευτερόλεπτο είναι η διάρκεια 9.192.631.770 περιόδων της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται κατά την μετάβαση μεταξύ των δύο υπερ-λεπτων ενεργειακών σταθμών της θεμελιώδους κατάστασης του ατόμου Καίσιο 133.»

Ερώτημα: Πώς επιτυγχάνεται η ακριβής μέτρηση του χρόνου σήμερα και ποιες ανάγκες εξυπηρετεί αυτό;

ΟΜΑΔΑ 2Α

ΚΕΙΜΕΝΟ 2 :

Όμως τα ατομικά ρολόγια βρίσκουν εφαρμογή και σε τομείς που άπτονται της καθημερινότητάς μας. Παραδείγματος χάρη, οι συσκευές GPS, για να βρούν τη θέση μας σε πραγματικό χρόνο πάνω στο χάρτη, επικοινωνούν με ένα ολόκληρο δίκτυο δορυφόρων. Η ακρίβεια που απαιτείται κατά την επικοινωνία μεταξύ των δορυφόρων και της συσκευής είναι τεράστια. Για να επιτευχθεί τέτοια ακρίβεια, ο κάθε δορυφόρος έχει πάνω του ένα ατομικό ρολόι.

Σύμφωνα όμως με την Ρουξάντρα Μπονταρέσκου (Ruxandra Bondarescu) του πανεπιστημίου της Ζυρίχης, τα ατομικά ρολόγια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για κάτι που δεν είχαμε ποτέ φανταστεί. Μπορούν να μας πουν τι βρίσκεται στο εσωτερικό της γης.

Ερώτημα: Πώς επιτυγχάνεται η ακριβής μέτρηση του χρόνου σήμερα και ποιες ανάγκες εξυπηρετεί αυτό;

ΟΜΑΔΑ 5

ΚΕΙΜΕΝΟ 3

Τα άτομα αλουμινίου, δίνουν την απόλυτη λύση...

Το NIST (National Instute of Standards and Technology) ετοιμάζει ένα νέο ατομικό ρολόι, που αυτή τη φορά θα προσφέρει στην ανθρωπότητα ακρίβεια ενός δευτερολέπτου, για χρονική περίοδο αρκετή, ώστε να εξαφανιστεί το ανθρώπινο είδος από τον πλανήτη!

Το ατομικό ρολόι που χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα και προσφέρει την (σχετικά …μικρή με τα νέα δεδομένα) ακρίβεια του ενός δευτερολέπτου σε 100.000.000 χρόνια, θα αντικατασταθεί από το νέο υπερσύγχρονο ατομικό ρολόι, που ετοιμάζεται από τον James Chin wen Chou (ο οποίος ποζάρει μαζί με το τεχνολογικό του επίτευγμα στη φωτογραφία).

Η, καθοριστική για το αποτέλεσμα, διαφορά του νέου ατομικού ρολογιού, συνίσταται στο ότι τα ιόντα που πάλλονται μέσα στον κύλινδρο, ορίζοντας με ακρίβεια το δευτερόλεπτο, δεν ανήκουν πλέον σε άτομα καισίου, όπως στο παλαιότερο μοντέλο, αλλά σε άτομα αλουμινίου!

Πηγή: http://www.clepsydre.gr/products/news/neo_atomiko_roloi_me_akribeia_1_sec_se_3_700_000_000_cronia

(μοιάζει με εταιρία ή περιοδικό που ασχολείται με τα ρολόγια, ιδιωτικής προέλευσης μάλλον, παραπέμπει στις πηγές)

Ερώτημα: Πώς επιτυγχάνεται η ακριβής μέτρηση του χρόνου σήμερα και ποιες ανάγκες εξυπηρετεί αυτό;

ΟΜΑΔΑ 4

ΚΕΙΜΕΝΟ 4: ΑΥΤΟΡΥΘΜΙΖΟΜΕΝΑ ΡΟΛΟΓΙΑ DCF77

Όλοι μας θέλουμε ένα ρολόϊ ακριβείας βάσει του οποίου θα ρυθμίζουμε όλα τα άλλα. Τα ρολόγια χεριού, τα ρολόγια στο σπίτι, τα ρολόγια στο χώρο εργασίας κ.λ.π. κ.λ.π.

Η λύση στην ανάγκη αυτή δίνεται με αρκετά οικονομικό τρόπο και με πολύ μεγάλη ακρίβεια ατομικού (πυρηνικού) ρολογιού στην ένδειξη της ώρας, με το σύστημα DCF77.

Ας δούμε όμως τι είναι το σύστημα αυτό και πως λειτουργεί. Στην Γερμανία κοντά στην ΦΡΑΝΚΦΟΥΡΤΗ έχει κατασκευαστεί και εγκατασταθεί ένας πομπός μακρών κυμάτων ο οποίος εκπέμπει σχεδόν συνεχώς ένα ραδιοσήμα στους 77.5 ΚΗz. Στο σήμα αυτό τοποθετούνται και μεταφέρονται μαζί του, κωδικοποιημένες πληροφορίες για το τι ώρα είναι, τι μέρα είναι, τι μήνας είναι, αν είναι θερινή ώρα κ.λ.π. Οι πληροφορίες αυτές προέρχονται από ατομικό (πυρηνικό) ρολόϊ καισίου πολύ μεγάλης ακριβείας με πιθανή απόκλιση από την πραγματική ώρα, ενός δευτερολέπτου στα ένα εκατομμύριο χρόνια! Το σήμα του πομπού αυτού ακούγεται σε απόσταση περίπου 2.000 χιλιομέτρων από το σημείο εκπομπής όπως μπορείτε να δείτε και στο χάρτη στη σχετική εικόνα.

  Αν προσέξετε θα δείτε πως η χώρα μας, η Ελλάδα, είναι εκτός εμβέλειας του πομπού DCF77. Μην ανησυχείτε όμως γιατί στην πράξη έχει αποδειχτεί ότι για αρκετές ώρες, σχεδόν κάθε βράδυ και μερικές φορές και μεσημέρια, το σήμα του πομπού φθάνει ως εδώ και πηγαίνει ακόμη πολύ πιο πέρα. Αυτό είναι υπέρ αρκετό για να συγχρονιστούν μαζί του τα ειδικά ρολόγια μεγάλης ακριβείας που θα δούμε πιο κάτω.

Για συνεργασία με τον πομπό DCF77 υπάρχουν ειδικά ρολόγια τα οποία έχουν στο εσωτερικό τους ραδιοδέκτη ο οποίος κάθε φορά που ενεργοποιείται προσπαθεί να κάνει λήψη του πομπού DCF77. Αυτό γίνεται όταν βάλουμε αρχικά μπαταρία στο ρολόϊ

και κατόπιν κάθε φορά που πλησιάζει να συμπληρωθεί η κάθε ακέραιη ώρα. Όταν τοποθετήσουμε την μπαταρία ανοίγει ο δέκτης που υπάρχει μέσα στο ρολόϊ μέχρι να μπορέσει να κάνει λήψη του πομπού από την Γερμανία για δύο συνεχόμενα λεπτά χωρίς διακοπή. Αν αυτό επιτευχθεί, αυτομάτως τότε απεικονίζεται στο display η ώρα (Γερμανίας), τα λεπτά, τα δευτερόλεπτα, η μέρα, η ημερομηνία και ο μήνας. Αμέσως μετά μπορούμε ν’ αλλάξουμε την ώρα, και να ρυθμίσουμε για να απεικονίζεται η ώρα οποιασδήποτε άλλης χώρας εκτός Γερμανίας. Ένα τέτοιο ρολόϊ είναι ιδανικό για να δείχνει την ώρα GREENWICH στο SHACK ενός ραδιοερασιτέχνη ή την ώρα μίας άλλης χώρας που συνομιλούμε τακτικά. Προσέξτε όμως γιατί αυτή την δυνατότητα δεν την έχουν όλα τα μοντέλα. Είναι εκνευριστικό να έχετε ένα ρολόϊ που δείχνει μονίμως Γερμανική ώρα. Εμείς διαθέτουμε μόνο αυτά που έχουν αυτή την δυνατότητα και απεικονίζουν επί πλέον στην οθόνη τους όλες τις πληροφορίες ταυτόχρονα. Κατόπιν κάθε φορά που πλησιάζει η ώρα ακριβώς, ξανανοίγει ο δέκτης για λίγα λεπτά και αν κάνει λήψη του πομπού DCF77 επί δύο συνεχόμενα λεπτά όπως αρχικά, ξαναδιορθώνει την ώρα αν έχει χάσει έστω και μερικά εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου! Η διόρθωση που γίνεται όμως τώρα δεν αλλάζει την ώρα αλλά μόνο τα λεπτά και τα δευτερόλεπτα για να μην χάσουμε την ώρα της άλλης χώρας που πιθανόν έχουμε τοποθετήσει. Διορθώνοντας μετά από λήψη του DCF77 έστω και μία φορά το 24ωρο, έχουμε εξασφαλισμένη ώρα πολύ μεγάλης ακριβείας γιατί τα ρολόγια αυτά μεταξύ δύο διαδοχικών λήψεων και διορθώσεων, λειτουργούν και σαν πολύ καλά ρολόγια quartz!

http://www.galaxy.gr/CLOCKS-DCF77.ht m (ηλεκτρονικό κατάστημα ηλεκτρονικών ειδών, χωρίς βιβλιογραφικές αναφορές)

Ερώτημα: Πώς επιτυγχάνεται η ακριβής μέτρηση του χρόνου σήμερα και ποιες ανάγκες εξυπηρετεί αυτό;

ΟΜΑΔΑ 2ΑΚΕΙΜΕΝΟ 5

Η αρχή λειτουργίας ενός ατομικού ρολογιού βασίζεται στις ταλαντώσεις, σε επίπεδο ατόμων του υλικού με το οποίο είναι κατασκευασμένο. Λέγοντας ατομικό ρολόι εννοούμε τις συσκευές που μετρούν του χρόνου βάση της καταμέτρησης των ταλαντώσεων των ατόμων τους. Το συνηθέστερο στοιχείο που χρησιμοποιείται είναι το Καίσιο 133.

Ένα από τα πρώτα ατομικά ρολόγια κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας ως αναφορά τα άτομα αμμωνίας, τα οποία ταλαντώνονται 23.870 φορές ανά δευτερόλεπτο.Τα σύγχρονα ατομικά ρολόγια, βασισμένα στις ταλαντώσεις των ατόμων του Καισίου 133 καταμετρούν 9.192.631.770 ταλαντώσεις, αντιστοιχίζοντας αυτές σε 1 δευτερόλεπτο. Ένα τέτοιο ρολόι παρέχει ακρίβεια 1 δευτερολέπτου ανά 316.000 χρόνια!

Ο χρόνος ζωής ενός ατομικού ρολογιού εξαρτάται από τα συστατικά του. Ατομικά ρολόγια που βασίζονται στις ταλαντώσεις Ρουβιδίου (κόστους 50$) έχουν χρόνο ζωής 10 χρόνια, ενώ ατομικά ρολόγια Καισίου 133 (κόστους 35.000$) έχουν διάρκεια ζωής 7 χρόνων. Πέρα από αυτά τα διαστήματα η σταθερότητα της δομής των ατόμων μεταβάλλεται με αποτέλεσμα τη μη ακριβή λειτουργία τους.

http://www.explain.gr/index.php/2009-12-24-19-42-17/61-2009-12-24-20-35-35

(ιστοσελίδα ερωτήσεων – απαντήσεων από χρήστες, δεν έχει βιβλιογραφικές αναφορές)

Ερώτημα: Πώς επιτυγχάνεται η ακριβής μέτρηση του χρόνου σήμερα και ποιες ανάγκες εξυπηρετεί αυτό;

ΟΜΑΔΑ 1

ΚΕΙΜΕΝΟ 6 O εθνικός χρόνος

Ο Εθνικός Χρόνος,  UTC (EIM), παράγεται στο Εργαστήριο Χρόνου και Συχνότητας του ΕΙΜ από τα τρία πρότυπα ατομικά ρολόγια Καισίου.  Το ΕΙΜ διαθέτει μια υψηλής τεχνολογίας και ακρίβειας συστοιχία πρότυπων ατομικών ρολογιών, που μπορεί να παράγει και να τηρήσει τον εθνικό χρόνο με μεγάλη αξιοπιστία.

Το Εργαστήριο Χρόνου – Συχνότητας υλοποιεί μέσω κβαντικών φαινομένων τις μονάδες του Χρόνου (s) και της Συχνότητας (Hz) με την χρήση τριών πρωτευόντων προτύπων-ρολογιών καισίου. Η ακρίβεια τήρησης του χρόνου UTC είναι 1 ns.

Συγχρονίστε το ρολόι το υπολογιστή σας με τα ατομικά ρολόγια του ΕΙΜ: Οδηγιες Χρησης για Windows

1. Από τον Πίνακα Ελέγχου(Control Panel) του υπολογιστή σας επιλέξτε ‘Ημερομηνία και Ώρα’ (Date and Time).

2. Επιλέξετε την καρτέλα ‘Ώρα Ίντερνετ’ (Internet Time).

3. Αλλάξετε τις ρυθμίσεις και πληκτρολογήστε στη θέση ‘διακομιστής’ (Server): hercules.eim.gr

4. Κάνετε κλικ στο Ενημέρωση (Update Now).

Η ακρίβεια του συγχρονισμού εξαρτάται από το φόρτο των γραμμών του ίντερνετ και είναι συνήθως της τάξης του ενός δευτερολέπτου.

Για καλύτερης ακρίβειας συγχρονισμό επικοινωνήστε με το Εργαστήριο Χρόνου και Συχνότητας του ΕΙΜ.

Πηγή: Ελληνικό Ινστιτούτο Μετρολογίας (ΕΙΜ) http://time.eim.gr

(ο εθνικός φορέας για τη σωστή μέτρηση και τις μονάδες μέτρησης)

Ερώτημα: Πώς επιτυγχάνεται η ακριβής μέτρηση του χρόνου σήμερα και ποιες ανάγκες εξυπηρετεί αυτό;

ΟΜΑΔΑ 3

ΚΕΙΜΕΝΟ 7 Ατομικό ρολόι νέας γενιάς

Μπορείτε να φανταστείτε ότι ίσως στο μέλλον όταν θέλετε να ζυγιστείτε αντί να ανεβαίνετε στη ζυγαριά θα ρίχνετε μια ματιά στο ρολόι σας; Όσο και αν σας φαίνεται περίεργο, κάτι τέτοιο προβλέπεται θεωρητικά από τους νόμους της Κβαντομηχανικής. Μια ομάδα φυσικών σκέφτηκε να το εκμεταλλευθεί στην πράξη για να δημιουργήσει έναν νέο τύπο ατομικού ρολογιού. Το νέο ρολόι μετράει τον χρόνο με βάση τη μάζα ενός ατόμου και οι δημιουργοί του υποστηρίζουν ότι, αν και αυτή τη στιγμή δεν είναι το ακριβέστερο που υπάρχει, έχει μια επιπλέον αρετή – μπορεί να βοηθήσει στον επαναπροσδιορισμό του κιλού.

Νέου τύπου περιοδικότητα: Εδώ και χιλιετίες η ανθρωπότητα μετράει τον χρόνο βασιζόμενη σε κάποια τακτική περιοδική κίνηση – όπως π.χ. του ήλιου ή του εκκρεμούς. Τα ατομικά ρολόγια, οι ακριβέστεροι χρονομετρητές που διαθέτουμε, βασίζονται στη συχνότητα αλλαγής στιβάδας (μεταπτώσεις) των ηλεκτρονίων ενός ατόμου καισίου: ένα δευτερόλεπτο «ατομικού» χρόνου έτσι όπως τον γνωρίζουμε σήμερα ισοδυναμεί με περίπου 9.000 τέτοιες ταλαντώσεις. Οι φυσικοί του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ σκέφτηκαν να χρησιμοποιήσουν ως βάση μια διαφορετική από αυτή περιοδικότητα του ατόμου, τη λεγόμενη συχνότητα Κόμπτον.

Η Κβαντομηχανική προβλέπει ότι κάθε σωματίδιο είναι ταυτοχρόνως και κύμα και, ως κύμα, έχει μια συχνότητα. Η συχνότητα αυτή λέγεται συχνότητα Κόμπτον και βρίσκεται σε απόλυτη εξάρτηση από τη μάζα του. Ο κ. Μίλερ και η ομάδα του χρησιμοποίησαν ένα άτομο καισίου και όπως περιγράφουν στη μελέτη τους, που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση ‘’Science’’ υπολόγισαν τη συχνότητα Κόμπτον για το Καίσιο, περίπου στα 100.000 Hertz. Το νέο ατομικό ρολόι είναι το πιο «θεμελιώδες» που έχει κατασκευαστεί ως σήμερα επειδή χρησιμοποιεί ως βάση για τη μέτρηση του χρόνου τη συμπεριφορά ενός και μόνο ατόμου.

Παρ’ όλα αυτά δεν είναι το ακριβέστερο που υπάρχει. Χάνει ένα δευτερόλεπτο κάθε οκτώ χρόνια. Έχει ωστόσο ένα πλεονέκτημα που κανένα από τα γνωστά ως τώρα ατομικά ρολόγια δεν διαθέτει: επειδή η συχνότητά του εξαρτάται από τη μάζα ενός ατόμου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρότυπο για τον προσδιορισμό του κιλού, λύνοντας το πρόβλημα που αντιμετωπίζουν σήμερα οι μετρολόγοι εξαιτίας των αλλοιώσεων που επιφέρει ο χρόνος στη χρυσή ράβδο η οποία χρησιμεύει αυτή τη στιγμή ως πρότυπο «μέτρο» για τον παγκόσμιο προσδιορισμό της βασικής μονάδας βάρους μας, του κιλού.

http :// www . tovima . gr / science / physics - space / article /? aid =492412 (διασκευασμένο)

(έγκριτη εφημερίδα ΒΗΜΑ)

Ερώτημα: Πώς επιτυγχάνεται η ακριβής μέτρηση του χρόνου σήμερα και ποιες ανάγκες εξυπηρετεί αυτό;

ΟΜΑΔΑ 2Β

ΚΕΙΜΕΝΟ 8: Όσο πιο ψηλά ζεις… τόσο πιο πολύ γερνάς

Ερευνητές έδειξαν ότι μία από τις συνέπειες της θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν – ότι όσο πιο μακριά από τη Γη είσαι, τόσο πιο γρήγορα περνάει ο χρόνος λειτουργεί ακόμα και σε ανθρώπινη κλίμακα. Αυτό σημαίνει ότι – έστω και αν οι διαφορές είναι μικρές – πραγματικά θα γεράσετε  γρηγορότερα αν ζείτε στον τελευταίο όροφο ενός ουρανοξύστη από ό,τι σε ένα μπανγκαλόου.

Η ανακάλυψη, που έγινε από επιστήμονες στις ΗΠΑ, επιβεβαιώνει μια θεωρία που προτάθηκε αρχικά από τον Αϊνστάιν – ότι τα ρολόγια τρέχουν πιο γρήγορα όσο πιο μακριά βρίσκονται από το έδαφος. Όσο μεγαλύτερη η ταχύτητα ενός σώματος, τόσο πιο αργά κυλάει ο χρόνος σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας. Η δε κυκλική κίνηση που κάνουν όλα τα σώματα που περιστρέφονται μαζί με τη Γη είναι γρηγορότερη σε μεγάλα υψόμετρα (μεγάλη ακτίνα κύκλου) και μικρότερη χαμηλότερα (μικρή ακτίνα κύκλου).

Αν και η ιδέα είχε γίνει αποδεκτή εδώ και πολλά χρόνια, τώρα αυτή η μικροσκοπική διαφορά μπορεί να μετρηθεί για πρώτη φορά με εκπληκτική ακρίβεια. Έτσι, χρησιμοποιώντας ένα ζευγάρι από τα πιο ακριβείας (ατομικά) ρολόγια στον κόσμο, φυσικοί στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας στο Κολοράντο, ανακάλυψαν ότι αν απλά ζείτε στους πάνω ορόφους, αυτό θα σας κάνει να γερνάτε γρηγορότερα.

Ένα δε από αυτά τα ρολόγια μεταφέρθηκε μόνο 30 πόντους υψηλότερα από το άλλο, οπότε τότε έτρεξε λίγο πιο γρήγορα – αν και σε ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου.

Σκεφτείτε λοιπόν ότι μερικά βήματα προς τα πάνω θα σας γεράσει 90 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου στο προσδόκιμο της ζωής σας, που είναι ούτως ή άλλως κάπου 79 χρόνια.

Κι αν κινηθείτε περίπου 10 μέτρα προς τα πάνω θα γεράσετε ταχύτερα κατά 900 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.

http://physics4u.wordpress.com/2010/09/25/%CE%AC-%CF%8C-%CF%8C-%CE%AC-%CE%ADa/ (διασκευασμένο)

(blog με αξιόλογο χαρακτήρα, αναφέρει πηγές)

ΠΗΓΗ 1

Η αρχή λειτουργίας ενός ατομικού ρολογιού βασίζεται στις ταλαντώσεις, σε επίπεδο ατόμων του υλικού με το οποίο είναι κατασκευασμένο. Λέγοντας ατομικό ρολόι εννοούμε τις συσκευές που μετρούν του χρόνου βάση της καταμέτρησης των ταλαντώσεων των ατόμων τους. Το συνηθέστερο στοιχείο που χρησιμοποιείται είναι το Καίσιο 133.

Ένα από τα πρώτα ατομικά ρολόγια κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας ως αναφορά τα άτομα αμμωνίας, τα οποία ταλαντώνονται 23.870 φορές ανά δευτερόλεπτο.Τα σύγχρονα ατομικά ρολόγια, βασισμένα στις ταλαντώσεις των ατόμων του Καισίου 133 καταμετρούν 9.192.631.770 ταλαντώσεις, αντιστοιχίζοντας αυτές σε 1 δευτερόλεπτο. Ένα τέτοιο ρολόι παρέχει ακρίβεια 1 δευτερολέπτου ανά 316.000 χρόνια!

Η υψηλή ακρίβεια που παρέχουν, κάνει τα ατομικά ρολόγια απαραίτητα συστατικά σε συστήματα που απαιτείται υψηλή ακρίβεια, όπως το GPS (δείτε το σχετικό άρθρο εδώ).

Ο χρόνος ζωής ενός ατομικού ρολογιού εξαρτάται από τα συστατικά του. Ατομικά ρολόγια που βασίζονται στις ταλαντώσεις Ρουβιδίου (κόστους 50$) έχουν χρόνο ζωής 10 χρόνια, ενώ ατομικά ρολόγια Καισίου 133 (κόστους 35.000$) έχουν διάρκεια ζωής 7 χρόνων. Πέρα από αυτά τα διαστήματα η σταθερότητα της δομής των ατόμων μεταβάλλεται με αποτέλεσμα τη μη ακριβή λειτουργία τους.

http://www.explain.gr/index.php/2009-12-24-19-42-17/61-2009-12-24-20-35-35

ΠΗΓΗ 2

Τα άτομα αλουμινίου, δίνουν την απόλυτη λύση...

Το NIST (National Instute of Standards and Technology) ετοιμάζει ένα νέο ατομικό ρολόι, που αυτή τη φορά θα προσφέρει στην ανθρωπότητα ακρίβεια ενός δευτερολέπτου, για χρονική περίοδο αρκετή, ώστε να εξαφανιστεί το ανθρώπινο είδος από τον πλανήτη!

Το ατομικό ρολόι που χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα και προσφέρει την (σχετικά …μικρή με τα νέα δεδομένα) ακρίβεια του ενός δευτερολέπτου σε 100.000.000 χρόνια, θα αντικατασταθεί από το νέο υπερσύγχρονο ατομικό ρολόι, που ετοιμάζεται από τον James Chin wen Chou (ο οποίος ποζάρει μαζί με το τεχνολογικό του επίτευγμα στη φωτογραφία).

Η, καθοριστική για το αποτέλεσμα, διαφορά του νέου ατομικού ρολογιού, συνίσταται στο ότι τα ιόντα που πάλλονται μέσα στον κύλινδρο, ορίζοντας με ακρίβεια το δευτερόλεπτο, δεν ανήκουν πλέον σε άτομα καισίου, όπως στο παλαιότερο μοντέλο, αλλά σε άτομα αλουμινίου!

http://www.clepsydre.gr/products/news/neo_atomiko_roloi_me_akribeia_1_sec_se_3_700_000_000_cronia

ΠΗΓΗ 3 - Ταπιο ακριβή ρολόγια του κόσμου Ατομικά ρολόγια01-10-2012 ΕΠΙΣΤΗΜΗ, ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

Πόσο ακριβή είναι τα πιο ακριβή ρολόγια του κόσμου;

Όσο κι αν σας φαίνεται απίστευτο, το ατομικό ρολόι του «Εθνικού Εργαστηρίου Φυσικών Επιστημών» της Βρετανίας δεν χάνει δευτερόλεπτο ούτε σε 138 εκατομμύρια χρόνια!

Για να έχουν τόσο σταθερή συχνότητα, τα ατομικά ρολόγια χρησιμοποιούν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που εκπέμπουν συγκεκριμένα άτομα κατά την αποδιέγερσή τους.

Βέβαια τα ατομικά ρολόγια δεν έχουν καμία σχέση με τα γνωστά μας ρολόγια. Πρόκειται για συσκευές στο μέγεθος δωματίου εφοδιασμένες με πολύπλοκα ηλεκτρονικά συστήματα ακριβείας.

Τα ρολόγια αυτά έχουν πολύ σημαντικές εφαρμογές.

Πρώτ’ απ’ όλα, χρησιμοποιούνται ως το μέτρο ορισμού του δευτερολέπτου. Δηλαδή, στην ερώτηση «Πόσος χρόνος είναι ένα δευτερόλεπτο;» μπορούμε να απαντήσουμε χρησιμοποιώντας την τεχνολογία των ατομικών ρολογιών. Η τεχνική (αλλά και ακριβής) απάντηση είναι:

«Ένα δευτερόλεπτο είναι η διάρκεια 9.192.631.770 περιόδων της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται κατά την μετάβαση μεταξύ των δύο υπερ-λεπτων ενεργειακών σταθμών της θεμελιώδους κατάστασης του ατόμου Καίσιο 133.»

http://tinella.gr/p/ta-pio-akribi-rologia-tou-kosmou/

ΠΗΓΗ 4 Ατομικό ρολόι νέας γενιάς http :// www . tovima . gr / science / physics - space / article /? aid =492412

Ουάσινγκτον: Μπορείτε να φανταστείτε ότι ίσως στο μέλλον όταν θέλετε να ζυγιστείτε αντί να ανεβαίνετε στη ζυγαριά θα ρίχνετε μια ματιά στο ρολόι σας; Οσο και αν σας φαίνεται περίεργο, κάτι τέτοιο προβλέπεται θεωρητικά από τους νόμους της Κβαντομηχανικής. Μια ομάδα φυσικών σκέφτηκε να το εκμεταλλευθεί στην πράξη για να δημιουργήσει έναν νέο τύπο ατομικού ρολογιού. Το νέο ρολόι μετράει τον χρόνο με βάση τη μάζα ενός ατόμου και οι δημιουργοί του υποστηρίζουν ότι, αν και αυτή τη στιγμή δεν είναι το ακριβέστερο που υπάρχει, είναι οπωσδήποτε το πλέον «θεμελιώδες» ενώ έχει μια επιπλέον αρετή – μπορεί να βοηθήσει στον επαναπροσδιορισμό του κιλού.

Νέου τύπου περιοδικότητα: Εδώ και χιλιετίες η ανθρωπότητα μετράει τον χρόνο βασιζόμενη σε κάποια τακτική περιοδική κίνηση – όπως π.χ. του ήλιου ή του εκκρεμούς. Τα ατομικά ρολόγια, οι ακριβέστεροι χρονομετρητές που διαθέτουμε, βασίζονται στις μεταπτώσεις των ηλεκτρονίων ενός ατόμου καισίου από το ένα ενεργειακό επίπεδο στο άλλο: ένα δευτερόλεπτο «ατομικού» χρόνου έτσι όπως τον γνωρίζουμε σήμερα ισοδυναμεί με περίπου 9.000 τέτοιες μεταπτώσεις.

Οι φυσικοί του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ σκέφτηκαν να χρησιμοποιήσουν ως βάση μια διαφορετική περιοδικότητα του ατόμου, τη λεγόμενη συχνότητα Κόμπτον. Η Κβαντομηχανική προβλέπει ότι κάθε σωματίδιο είναι ταυτοχρόνως και κύμα και, ως τέτοιο, έχει μια συχνότητα. Η συχνότητα αυτή λέγεται συχνότητα Κόμπτον και βρίσκεται σε απόλυτη εξάρτηση από τη μάζα του.

Το βασικό πρόβλημα για το πέρασμα από τη θεωρία στην πράξη είναι ότι η συχνότητα Κόμπτον ενός ατόμου είναι ασύλληπτη για τα ανθρώπινα δεδομένα αφού είναι 100 δισ. φορές ταχύτερη από τη συχνότητα του ορατού φωτός. «Είναι τόσο υψηλή ώστε απέχει παρασάγγας από οποιονδήποτε τρόπο μέτρησης διαθέτουμε» εξήγησε ο Χόλγκερ Μύλερ, επικεφαλής της ομάδας, μιλώντας στο «New Scientist».

Το παράδοξο των διδύμων: Για να ξεπεράσουν αυτόν τον σκόπελο οι επιστήμονες σκέφτηκαν να χρησιμοποιήσουν ένα από τα αγαπημένα στο ευρύ κοινό παράδοξα που προκύπτουν από τη Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν, το λεγόμενο παράδοξο των διδύμων. Σύμφωνα με αυτό, αν ο ένας από δυο δίδυμους αδελφούς μπει σε ένα διαστημόπλοιο και πετάξει για λίγο με μεγάλη ταχύτητα στο Διάστημα, όταν επιστρέψει στη Γη θα έχει γεράσει λιγότερο από τον αδελφό του που παρέμεινε στον πλανήτη.

Ο κ. Μύλερ και η ομάδα του μετέφεραν το παράδοξο αυτό σε ατομικό επίπεδο χρησιμοποιώντας ένα άτομο καισίου και ένα ατομικό ιντερφερόμετρο. Όπως περιγράφουν στη μελέτη τους, που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Science», χώρισαν το ατομικό κύμα στα δυο, διατήρησαν για λίγο το ένα εκ των δυο «διδύμων» που προέκυψαν στάσιμο ενώ το άλλο συνέχιζε να κινείται, και στη συνέχεια τα ένωσαν ξανά σε ένα ενιαίο κύμα. Έτσι υπολόγισαν τη συχνότητα Κόμπτον έμμεσα, μετρώντας τη διαφορά των συχνοτήτων (περίπου 100.000 Hertz).

Το νέο ατομικό ρολόι είναι το πιο «θεμελιώδες» που έχει κατασκευαστεί ως σήμερα επειδή χρησιμοποιεί ως βάση για τη μέτρηση του χρόνου τη συμπεριφορά ενός μεμονωμένου σωματιδίου. Παρ’ όλα αυτά δεν είναι το ακριβέστερο που υπάρχει. Χάνει ένα δευτερόλεπτο κάθε οκτώ χρόνια ενώ το ακριβέστερο ατομικό ρολόι υπολογίζεται ότι θα έχανε 4 δευτερόλεπτα αν «χτυπούσε» από τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης.

Έχει ωστόσο ένα πλεονέκτημα που κανένα από τα γνωστά ως τώρα ατομικά ρολόγια δεν διαθέτει: επειδή η συχνότητά του εξαρτάται από τη μάζα ενός ατόμου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρότυπο για τον προσδιορισμό του κιλού, λύνοντας το πρόβλημα που αντιμετωπίζουν σήμερα οι μετρολόγοι

εξαιτίας των αλλοιώσεων που επιφέρει ο χρόνος στη χρυσή ράβδο η οποία χρησιμεύει αυτή τη στιγμή ως «μέτρο» για τον παγκόσμιο προσδιορισμό της βασικής μονάδας βάρους μας.

ΠΗΓΗ 5

ΑΥΤΟΡΥΘΜΙΖΟΜΕΝΑ ΡΟΛΟΓΙΑ DCF77

Όλοι μας θέλουμε ένα ρολόϊ ακριβείας βάσει του οποίου θα ρυθμίζουμε όλα τα άλλα. Τα ρολόγια χεριού, τα ρολόγια στο σπίτι, τα ρολόγια στο χώρο εργασίας κ.λ.π. κ.λ.π.

Η λύση στην ανάγκη αυτή δίνεται με αρκετά οικονομικό τρόπο και με πολύ μεγάλη ακρίβεια ατομικού (πυρηνικού) ρολογιού στην ένδειξη της ώρας, με το σύστημα DCF77.

Ας δούμε όμως τι είναι το σύστημα αυτό και πως λειτουργεί. Στην Γερμανία κοντά στην ΦΡΑΝΚΦΟΥΡΤΗ έχει κατασκευαστεί και εγκατασταθεί ένας πομπός μακρών κυμάτων ο οποίος εκπέμπει σχεδόν συνεχώς ένα ραδιοσήμα στους 77.5 ΚΗz. Στο σήμα αυτό τοποθετούνται και μεταφέρονται μαζί του, κωδικοποιημένες πληροφορίες για το τι ώρα είναι, τι μέρα είναι, τι μήνας είναι, αν είναι θερινή ώρα κ.λ.π. Οι πληροφορίες αυτές προέρχονται από ατομικό (πυρηνικό) ρολόϊ καισίου πολύ μεγάλης ακριβείας με πιθανή απόκλιση από την πραγματική ώρα, ενός δευτερολέπτου στα ένα εκατομμύριο χρόνια! Το σήμα του πομπού αυτού ακούγεται σε απόσταση περίπου 2.000 χιλιομέτρων από το σημείο εκπομπής όπως μπορείτε να δείτε και στο χάρτη στη σχετική εικόνα.

  Αν προσέξετε θα δείτε πως η χώρα μας, η Ελλάδα, είναι εκτός εμβέλειας του πομπού DCF77. Μην ανησυχείτε όμως γιατί στην πράξη έχει αποδειχτεί ότι για αρκετές ώρες, σχεδόν κάθε βράδυ και μερικές φορές και μεσημέρια, το σήμα του πομπού φθάνει ως εδώ και πηγαίνει ακόμη πολύ πιο πέρα. Αυτό είναι υπέρ αρκετό για να συγχρονιστούν μαζί του τα ειδικά ρολόγια μεγάλης ακριβείας που θα δούμε πιο κάτω.

Για συνεργασία με τον πομπό DCF77 υπάρχουν ειδικά ρολόγια τα οποία έχουν στο εσωτερικό τους ραδιοδέκτη ο οποίος κάθε φορά που ενεργοποιείται προσπαθεί να κάνει λήψη του πομπού DCF77. Αυτό γίνεται όταν βάλουμε αρχικά μπαταρία στο ρολόϊ και κατόπιν κάθε φορά που πλησιάζει να συμπληρωθεί η

κάθε ακέραιη ώρα. Όταν τοποθετήσουμε την μπαταρία ανοίγει ο δέκτης που υπάρχει μέσα στο ρολόϊ μέχρι να μπορέσει να κάνει λήψη του πομπού από την Γερμανία για δύο συνεχόμενα λεπτά χωρίς διακοπή. Αν αυτό επιτευχθεί, αυτομάτως τότε απεικονίζεται στο display η ώρα (Γερμανίας), τα λεπτά, τα δευτερόλεπτα, η μέρα, η ημερομηνία και ο μήνας. Αμέσως μετά μπορούμε ν’ αλλάξουμε την ώρα, και να ρυθμίσουμε για να απεικονίζεται η ώρα οποιασδήποτε άλλης χώρας εκτός Γερμανίας. Ένα τέτοιο ρολόϊ είναι ιδανικό για να δείχνει την ώρα GREENWICH στο SHACK ενός ραδιοερασιτέχνη ή την ώρα μίας άλλης χώρας που συνομιλούμε τακτικά. Προσέξτε όμως γιατί αυτή την δυνατότητα δεν την έχουν όλα τα μοντέλα. Είναι εκνευριστικό να έχετε ένα ρολόϊ που δείχνει μονίμως Γερμανική ώρα. Εμείς διαθέτουμε μόνο αυτά που έχουν αυτή την δυνατότητα και απεικονίζουν επί πλέον στην οθόνη τους όλες τις πληροφορίες ταυτόχρονα. Κατόπιν κάθε φορά που πλησιάζει η ώρα ακριβώς, ξανανοίγει ο δέκτης για λίγα λεπτά και αν κάνει λήψη του πομπού DCF77 επί δύο συνεχόμενα λεπτά όπως αρχικά, ξαναδιορθώνει την ώρα αν έχει χάσει έστω και μερικά εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου! Η διόρθωση που γίνεται όμως τώρα δεν αλλάζει την ώρα αλλά μόνο τα λεπτά και τα δευτερόλεπτα για να μην χάσουμε την ώρα της άλλης χώρας που πιθανόν έχουμε τοποθετήσει. Διορθώνοντας μετά από λήψη του DCF77 έστω και μία φορά το 24ωρο, έχουμε εξασφαλισμένη ώρα πολύ μεγάλης ακριβείας γιατί τα ρολόγια αυτά μεταξύ δύο διαδοχικών λήψεων και διορθώσεων, λειτουργούν και σαν πολύ καλά ρολόγια quartz!

http://www.galaxy.gr/CLOCKS-DCF77.ht m

ΠΗΓΗ 6 O εθνικός χρόνος

Ο Εθνικός Χρόνος,  UTC (EIM), παράγεται στο Εργαστήριο Χρόνου και Συχνότητας του ΕΙΜ από τα τρία πρότυπα ατομικά ρολόγια Καισίου.  Το ΕΙΜ διαθέτει μια υψηλής τεχνολογίας και ακρίβειας συστοιχία πρότυπων ατομικών ρολογιών, που μπορεί να παράγει και να τηρήσει τον εθνικό χρόνο με μεγάλη αξιοπιστία.

Το Εργαστήριο Χρόνου – Συχνότητας υλοποιεί μέσω κβαντικών φαινομένων τις μονάδες του Χρόνου (s) και της Συχνότητας (Hz) με την χρήση τριών πρωτευόντων προτύπων-ρολογιών καισίου. Η ακρίβεια τήρησης του χρόνου UTC είναι 1 ns.

Συγχρονίστε το ρολόι το υπολογιστή σας με τα ατομικά ρολόγια του ΕΙΜ: Οδηγιες Χρησης για Windows

5. Από τον Πίνακα Ελέγχου(Control Panel) του υπολογιστή σας επιλέξτε ‘Ημερομηνία και Ώρα’ (Date and Time).

6. Επιλέξετε την καρτέλα ‘Ώρα Ίντερνετ’ (Internet Time).

7. Αλλάξετε τις ρυθμίσεις και πληκτρολογήστε στη θέση ‘διακομιστής’ (Server): hercules.eim.gr

8. Κάνετε κλικ στο Ενημέρωση (Update Now).

Η ακρίβεια του συγχρονισμού εξαρτάται από το φόρτο των γραμμών του ίντερνετ και είναι συνήθως της τάξης του ενός δευτερολέπτου.

Για καλύτερης ακρίβειας συγχρονισμό επικοινωνήστε με το Εργαστήριο Χρόνου και Συχνότητας του ΕΙΜ.

Ελληνικό Ινστιτούτο Μετρολογίας (ΕΙΜ) http://time.eim.gr

ΠΗΓΗ 7 :

Όμως τα ατομικά ρολόγια βρίσκουν εφαρμογή και σε τομείς που άπτονται της καθημερινότητάς μας. Παραδείγματος χάρη, οι συσκευές GPS, για να βρούν τη θέση μας σε πραγματικό χρόνο πάνω στο χάρτη, επικοινωνούν με ένα ολόκληρο δίκτυο δορυφόρων. Η ακρίβεια που απαιτείται κατά την επικοινωνία μεταξύ των δορυφόρων και της συσκευής είναι τεράστια. Για να επιτευχθεί τέτοια ακρίβεια, ο κάθε δορυφόρος έχει πάνω του ένα ατομικό ρολόι.

Σύμφωνα όμως με την Ρουξάντρα Μπονταρέσκου (Ruxandra Bondarescu) του πανεπιστημίου της Ζυρίχης, τα ατομικά ρολόγια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για κάτι που δεν είχαμε ποτέ φανταστεί. Μπορούν να μας πουν τι βρίσκεται στο εσωτερικό της γης.

ΠΗΓΗ 8: Όσο πιο ψηλά ζεις… τόσο πιο πολύ γερνάς

Ερευνητές έδειξαν ότι μία από τις συνέπειες της θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν – ότι όσο πιο μακριά από τη Γη είσαι, τόσο πιο γρήγορα περνάει ο χρόνος λειτουργεί ακόμα και σε ανθρώπινη κλίμακα.

Αυτό σημαίνει ότι – έστω και αν οι διαφορές είναι μικρές – πραγματικά θα γεράσετε  γρηγορότερα αν ζείτε στον τελευταίο όροφο ενός ουρανοξύστη από ό,τι σε ένα μπανγκαλόου.

Η ανακάλυψη, που έγινε από επιστήμονες στις ΗΠΑ, επιβεβαιώνει μια θεωρία που προτάθηκε αρχικά από τον Αϊνστάιν – ότι τα ρολόγια τρέχουν πιο γρήγορα όσο πιο μακριά βρίσκονται από το έδαφος.

Αν και η ιδέα είχε γίνει αποδεκτή εδώ και πολλά χρόνια, τώρα αυτή η μικροσκοπική διαφορά μπορεί να μετρηθεί για πρώτη φορά με εκπληκτική ακρίβεια.

Έτσι, χρησιμοποιώντας ένα ζευγάρι από τα πιο ακριβείας ρολόγια στον κόσμο, φυσικοί στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας στο Κολοράντο, ανακάλυψαν ότι αν απλά ζείτε στους πάνω ορόφους, αυτό θα σας κάνει να γερνάτε γρηγορότερα.

Ένα δε από αυτά τα ρολόγια μεταφέρθηκε μόνο 30 πόντους υψηλότερα από το άλλο, οπότε τότε έτρεξε λίγο πιο γρήγορα – αν και σε ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου.

Σκεφτείτε λοιπόν ότι μερικά βήματα προς τα πάνω θα σας γεράσει 90 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου στο προσδόκιμο της ζωής σας, κάπου 79 χρόνια.

Κι αν κινηθείτε περίπου 10 μέτρα προς τα πάνω θα γεράσετε ταχύτερα κατά 900 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.

http://physics4u.wordpress.com/2010/09/25/%CE%AC-%CF%8C-%CF%8C-%CE%AC-%CE%ADa/