Artikel ini membincangkan perkembangan jam atom, mengapa ketepatannya begitu penting, bagaimana mereka membangun dan generasi jam atom yang seterusnya yang menawarkan ketepatan meningkat.

Jam atom telah bersama kami selama lebih dari lima puluh tahun sekarang dan kebanyakan orang telah mendengar tentang mereka dan tahu mereka sangat tepat, tetapi berapa tepat mereka dan kenapa kita memerlukan jam yang tepat?

Jam atom digunakan oleh kebanyakan kita walaupun kita tidak menyedarinya. Masa yang mereka katakan disampaikan di seluruh dunia dan dijemput oleh pelayan masa menggunakan protokol NTP untuk menyegerakkan rangkaian, mereka adalah penting untuk banyak teknologi, seperti navigasi satelit global, dan masa isyarat TV.

Sebelum perkembangan jam atom, peranti timekeeping yang paling tepat adalah jam elektronik yang akan kehilangan satu atau dua kali setiap minggu. Ini sebahagian besarnya menggantikan jam mekanikal yang masih kurang tepat.

Umat ​​manusia sentiasa mempunyai daya tarikan untuk menjejaki masa tetapi mengetahui masa yang tepat tidak pernah terlalu penting. Perbezaan kedua atau bahkan seminit tidak menjejaskan kehidupan sehari-hari kita.

Bagaimanapun, kerana teknologi telah maju keperluan untuk penentuan masa yang lebih tepat telah meningkat. Satelit yang perlu dilayari dan berkomunikasi dengan Bumi dari seratus, beribu-ribu bahkan berjuta-juta batu memerlukan masa yang tepat. Cahaya dan oleh itu gelombang radio boleh mengembara 300,000 km setiap detik jadi sedikit ketidaktepatan dalam masa yang ada perbezaan besar.

Jam atom tepat pertama dibina di Makmal Fizikal Kebangsaan Britain di 1955 oleh Dr Louis Essen yang berdasarkan jamnya sekitar ayunan atom cesium -133. Idea ini mula-mula dipahami sebagai 1879 ketika Lord Kelvin mencadangkan pengawalan waktu berdasarkan bagaimana perilaku atom akan menjadi cara yang lebih baik untuk mengira selang waktu daripada apa-apa lagi.

Generasi pertama jam atom (juga dikenali sebagai oscillators cesium) menggunakan kekerapan atom ini yang mengalir kali 9,192,631,770 setiap saat. Model Essen adalah tepat untuk setiap detik setiap tahun 300 tetapi perkembangan osilator sesium bermakna mereka kini boleh mencapai ketepatan satu detik setiap juta tahun 80.

Namun begitu teknologi menjadi lebih maju, saintis berusaha untuk membuat jam yang lebih baik dan lebih tepat. Jam standard Rubidium tidak memberikan ketepatan yang lebih baik daripada model cesium tetapi lebih kecil dan kos kurang (pengayun cesium umumnya hanya terdapat dalam makmal fizik berskala besar).

Jam menggunakan hanya satu atom telah dibangunkan yang menawarkan lebih banyak ketepatan. Jam berdasarkan atom raksa tunggal telah mencapai ketepatan satu saat dalam 400 juta tahun dan dijangka bahawa jenis jam strontium baru yang menggunakan cahaya akan menjadi lebih baik.

Masa depan untuk jam atom semakin ketepatan yang digabungkan dengan mengukur saiz dan kosnya. Institut Piawaian dan Teknologi Kebangsaan Amerika (NIST) telah melancarkan jam atom bersaiz cip yang mempunyai ketepatan milisaat.

Jam atom kini menjadi sebahagian daripada kehidupan kita tanpa isyarat masa mereka dihantar ke dunia yang diambil oleh komuniti NTP komunikasi moden dari belanja Internet dan GPS dan kemajuan teknologi seperti navigasi satelit menjadi mustahil.

Jawatan ini telah ditulis oleh Richard N Williams

Richard N Williams adalah seorang pengarang teknikal dan pakar dalam Server dan Waktu industri NTP Penyelarasan. Richard N Williams di Google+