Ketepatan menjadi semakin penting dalam teknologi moden dan tidak lebih daripada ketepatan dalam menjaga masa. Dari internet ke navigasi satelit, sinkronisme yang tepat dan tepat sangat penting dalam zaman moden.

Sebenarnya banyak teknologi yang kita ambil begitu sahaja di dunia hari ini, tidak akan mungkin jika ia bukan untuk mesin yang paling tepat dicipta - yang jam atom.

Jam Atom adalah alat-alat seperti jam tangan atau jam tangan yang lain. Tetapi apa yang membezakannya adalah ketepatan yang boleh mereka capai. Sebagai contoh kasar jam mekanikal piawai anda, seperti menara jam pusat bandar, akan hanyut sebanyak sejam sehari. Jam elektronik seperti jam tangan digital atau radio jam lebih tepat. Jenis jam ini hanyut satu saat dalam seminggu.

Walau bagaimanapun, apabila anda membandingkan ketepatan jam atom di mana kedua tidak akan hilang atau diperoleh dalam 100,000 tahun atau lebih ketepatan peranti ini tidak boleh dibandingkan.

Jam atom boleh mencapai ketepatan ini dengan pengayun yang mereka gunakan. Hampir semua jenis jam mempunyai pengayun. Secara umum, pengayun hanyalah satu litar yang selalu kutu.

Jam mekanikal menggunakan pendulums dan springs untuk menyediakan ayunan tetap manakala jam elektronik mempunyai kristal (biasanya kuarza) yang apabila arus elektrik dijalankan melalui, memberikan irama yang tepat.

Jam atom menggunakan ayunan atom semasa keadaan tenaga yang berlainan. Selalunya cesium 133 (dan kadang-kadang rubidium) digunakan sebagai ayunan peralihan hiperfinnya melebihi 9 bilion kali sesaat (9,192,631,770) dan ini tidak pernah berubah. Malah, Sistem Unit Antarabangsa (SI) kini secara rasmi menganggap kedua dalam masa sebagai kitaran sinaran 9,192,631,770 dari atom sesium.

Jam atom menyediakan asas untuk skala masa dunia global - UTC (Waktu Bersama Selaras). Dan rangkaian komputer di seluruh dunia tetap disegerakkan dengan menggunakan isyarat masa yang disiarkan oleh jam atom dan dijemput pelayan masa NTP (Server Masa Rangkaian).

Bersambung ...

Walau bagaimanapun, terdapat beberapa keadaan apabila pelayan masa boleh kehilangan sambungan dengan jam atom dan tidak menerima kod masa untuk tempoh masa yang lama. Kadang-kadang ini mungkin kerana downtime oleh pengawal jam atom untuk penyelenggaraan atau gangguan yang berdekatan menghalang penghantaran.

Sudah tentu semakin lama isyarat turun drift yang lebih potensial mungkin berlaku di rangkaian sebagai pengayun kristal di Pelayan NTP adalah satu-satunya perkara yang menjaga masa. Bagi kebanyakan aplikasi ini tidak sepatutnya menjadi masalah kerana tempoh masa yang paling berpanjangan adalah tidak lebih dari tiga atau empat jam dan pelayan NTP tidak akan hanyut banyak pada masa itu dan berlakunya downtime ini agak jarang (mungkin sekali atau dua kali setahun).

Walau bagaimanapun, untuk beberapa aplikasi akhir tinggi ultra tepat, pengayun kristal rubidium mula digunakan kerana ia tidak hanyut sebanyak kuarza. Rubidium (sering digunakan dalam jam atom diri sendiri bukan cesium) jauh lebih tepat pengayun daripada kuarza dan memberikan ketepatan yang lebih baik apabila tidak ada isyarat kepada NTP server masa membenarkan rangkaian untuk mengekalkan masa yang lebih tepat.

Rubidium sendiri adalah logam alkali, yang serupa dengan sifat-sifat potassium. Ia sangat sedikit radioaktif walaupun tidak menimbulkan risiko kepada kesihatan manusia (dan sering digunakan dalam pengimejan perubatan dengan menyuntikkannya ke pesakit). Ia mempunyai separuh hayat 49 bilion tahun (masa yang diperlukan untuk kerosakan separuh - berbanding dengan beberapa bahan radioaktif yang paling mematikan mempunyai separuh hayat di bawah satu saat).

Satu-satunya bahaya sebenar yang ditimbulkan oleh rubidium ialah ia bertindak balas dengan hebat ke atas air dan boleh menyebabkan kebakaran

Pengayun penting dalam perkembangan jam dan kronologi. Oscillators hanya litar elektronik yang menghasilkan isyarat elektronik berulang. Selalunya kristal seperti kuarza digunakan untuk menstabilkan kekerapan ayunan,

Oscillators adalah teknologi utama di sebalik jam elektronik. Jam digital dan jam analog berkuasa bateri semuanya dikawal oleh litar berayun biasanya mengandungi kristal kuarza.

Dan sementara jam elektronik berkali-kali lebih tepat daripada jam mekanikal, pengayun kuarza masih akan hanyut satu atau dua kali setiap minggu.

Jam atom sudah tentu lebih tepat. Walau bagaimanapun, mereka masih menggunakan osilator, yang paling biasa cesium atau rubidium tetapi mereka melakukannya dalam keadaan halus yang kerap kali beku dalam nitrogen cair atau helium. Jam-jam ini berbanding dengan jam elektronik tidak akan hanyut oleh detik dalam satu juta tahun (dan dengan jam atom yang lebih moden 100 juta tahun).

Untuk menggunakan ketepatan kronologi ini, pelayan rangkaian rangkaian yang menggunakannya NTP (Protokol Masa Rangkaian) boleh digunakan untuk menyegerakkan rangkaian komputer lengkap. Pelayan NTP gunakan isyarat masa dari sama ada GPS atau radio gelombang panjang yang datang langsung dari jam atom (dalam kes GPS masa dihasilkan dalam jam di atas satelit GPS).

Pelayan NTP teruskan semak masa ini dan kemudian laraskan peranti pada rangkaian untuk menyesuaikan waktu itu. Di antara pemilihan (menerima sumber masa) pengayun standard digunakan oleh pelayan masa untuk menjaga masa. Biasanya pengayun ini adalah kuarza tetapi kerana pelayan masa berada dalam komunikasi biasa dengan jam atom mengatakan setiap minit atau dua, maka pengaliran normal pengayun kuarza tidak menjadi masalah kerana beberapa minit antara pemilihan tidak akan membawa kepada sebarang drift yang boleh diukur.

Bersambung ...