Már készül a csuklón hordható atomóra

Fotó: Guy Sie / Flickr CC-BY-SA / Guy Sie / Flickr CC-BY-SA

-

Hordozható, karóra formában ugyan még nem lehet kapni a jelenlegi legpontosabb időalapú mérőeszközt, az atomórát, de otthon már meg lehet építeni. Csuklóra addig ott a kvarcóra, a rubídium oszcillátor– vagy a rádió által vezérelt karóra.


Állít még órát tavasszal és ősszel, vagy már minden eszköze megoldja ezt magától? Az okoseszközök, számítógépet rejtő kütyük korában lassan nincs is olyan, hogy egy óra siet vagy késik. Ha pedig van, annak a csodájára lehet járni. A mai napig nem értjük, hogy a VS.hu szerverének órája miért mutat három perccel kevesebbet. Ő is az internetről veszi a pontos időt. Aki nem hisz az internetnek, az otthon a garázsban is összeüthet egy atomórát. Nagyon keresgélni sem kell a recept után, jó néhány weboldal tartalmaz pontos leírást. Az aukciós oldalakon mindent megtalál az ember: pár száz dollárért a seregtől kiszuperált rubídium oszcillátort, néhány dollárért antennát, atomóra vevőkészüléket vagy kristály oszcillátort.


Akad olyan oldal is, amely 50 dollárból megvalósítható céziumos atomórát ígér, de néhány száz dollárból már akár rubídiumost is lehet építeni. Ha pedig a cucc megvan, be lehet köszönni a Time Nuts levelezőlistára, ahol mindent tudnak, amit az időről tudni érdemes. Egy atomóra elvén működő karórához gyűjtöttek a közösségi támogatás elvén működő Kickstarteren: a Cesium 133 névre hallgató szerkezetet  a világ első, céziummal működő karórájaként népszerűsítik, ami egy chipméretű atomórát tartalmaz. A hawaii-i John Patterson nevéhez fűződő óra egyelőre 6000 dollárba kerül, a támogatást pedig olyan fejlesztésekhez kéri, amelyeknek segítségével az ár 100- 500 dollár közé csökkenhet.

„Az időnél nincs "voltaképpen". Ha hosszúnak érzed, hosszú, ha rövidnek érzed, akkor rövid, de hogy igazából milyen hosszú vagy milyen rövid, azt nem tudja senki.”

A hatvanas évek atomórája még kétfióknyi volt A hatvanas évek atomórája még kétfióknyi volt

Régen más és más időpontban harangoztak a falvakban és a városokban, mivel a Nap deleléséhez viszonyították az időt, ám ez településenként eltért. Ezt az országokon belül is létező eltérést szüntették meg az időzónák. A hosszúsági körökhöz és az országhatárokhoz igazodó időzónák mindegyikét a greenwichi középidő (GMT) utódjához, az egyezményes koordinált világidőhöz (UTC) igazítják. Az UTC kiszámítása önmagában is cikket érdemelne. A tudomány jelenlegi állása szerint legpontosabb időt két összetevő alapján számolják: több száz darab, nagyon pontos atomóra mérése (TAI, International Atomic Times) és a csillagászati idő (UT1) a koordinált világidő alapja. Utóbbi a Föld nem egyenletes és lassuló forgása miatt fontos, mert ezért nem egyenlő hosszúságúak a napok. Amikor az atomórák mérése és a csillagászati idő között 0,9 másodperces a különbség, akkor egy szökőmásodpercet iktatnak be az UTC-hez.


Az atomóra ötlete Isidor Isaac Rabi amerikai fizikus nevéhez fűződik. Rabi az 1940-es években az atomok rezgését kívánta felhasználni egy pontos óra elkészítéséhez. Az ötlet valójában egyszerű: az atomok rezgésszámát egy pontos frekvencia előállítására használják. Ezt azoknál az anyagokkal lehet megtenni, amelyek pontosan egy frekvencián jönnek rezgésbe, ilyen például az ammóniagáz, a rubídium, illetve a cézium. Ezután az atomok rezgése által keletkezett frekvenciát egy számlálóba vezetik, amely másodpercet és abból kiszámított nagyobb időegységeket (percet és órát) mutat. Az atomórák mérései rendkívül pontosak: egyes források szerint húszmillió év, mások szerint háromszázmillió alatt egy másodperccel térnek el. Ma a legtöbb atomóra már céziummal vagy rubídiummal működik, mivel az ammóniagázos órákban összeütközhetnek egymással a molekulák és nem mindig egy irányba haladnak az atomok, ami miatt kevésbé lesz pontos. A rubídiumos nagy előnye a céziummal szemben, hogy kisebb helyigénnyel és kevesebb pénzből elő lehet állítani. 100 hertzes frekvenciasztenderdek: a negyvenes évek csúcstechnológiája 100 hertzes frekvenciasztenderdek: a negyvenes évek csúcstechnológiája Az atomórák állandó fejlesztés alatt állnak. Még pontosabbat, olcsóbbat és kisebbet szeretnének előállítani a mérnökök. Különböző anyagokkal is kísérleteznek, mint a higany, az alumínium, vagy mint a ritkaföldfémek közé tartozó itterbium, de fénnyel működő atomórával is kísérleteznek. Ezek mellett verseny van a legnagyobb stabilitás eléréséért is. Ez a mérőszám azt mondja meg, a beindítás után mennyi idővel éri el a legpontosabb működését az óra. Méretük miatt ezeket az órákat egyelőre nem tudjuk karóraként használni, de majdnem atomóra pontosságú kütyüt bárki vehet. A rádió által vezérelt készülékek egy-egy atomórához szinkronizálják magukat, ha tudják. Ha a jel elvész, akkor pedig egyszerű kvarcóraként működnek.


És akkor mi van a csuklómon?

Ha nem a nagyapa 17 köves Szlávája vagy egy háromtengelyes tourbillon-szerkezetes gazdag-ember-óra van a csuklóján, akkor valószínűleg magánál is van egy kvarc oszcillátor.  Évente több milliárd eszközbe szerelnek ilyet: karórákba, számítógépekbe, precíz időjelet igénylő mérőműszerekbe és távközlési eszközökbe. Oszcillátorként, azaz rezgéskeltőként használják, mert stabil és kellően olcsó. A kristályoszcillátor önmagában azonban nem tud olyan stabil frekvenciát produkálni, mint egy atomóra, vagy mint egy rubídiumoszcillátor. Rubídiumot használnak a GPS-ekben, televíziós és mobiltelefonos adótornyokban is használnak a sugárzási frekvencia stabilitásának érdekében.

Beszéljünk számokról

Az ilyen kristályoszcillátoros kvarc karórák havonta legfeljebb tizenöt másodperccel térnek el a pontos időtől, a hőmérsékleti hatások miatt. Ez a hétköznapi életben gyakorlatilag semmit sem jelent, bár Usain Bolt majdnem kétszer futja le ennyi idő alatt a száz métert. A havi 15 másodperces eltérést kétféle módon is igyekeznek kiküszöbölni a gyártók: az egyes prémium kategóriájú órák egy öntanuló mechanizmuson keresztül javítják önmagukat. A beállításaik során mindig a pontos időhöz igazították ezeket az órákat, így korrigálni tudják a gyárilag beállított belső frekvenciáját. A másik megoldás technikaibb, hőkompenzált oszcillátor segítségével küszöbölik ki a hőmérsékleti hatásokat.