Nye atomur afviger højst et sekund for hver 200 millioner år

Forskere fra University of Colorado ved byen Boulder har i samarbejde med det amerikanske standardiseringsinstitut Nist udviklet et nyt strontium-atomur, som holder sig inden for en usikkerhed på plus/minus ét sekund per 200 millioner år.

Strontium-uret er beskrevet i det seneste nummer af det videnskabelige magasin Science.

Nøjagtigheden er ikke en ny verdensrekord for atomure, men tæt på. Under alle omstændigheder er det væsentligt mere præcist end USA's eksisterende, nationale standard, som holder sig inden for plus/minus ét sekund for hver gang, der går 80 millioner år.

Det nye strontium-ur er så præcist, at man kun kan afprøve det ved at sammenligne med et andet atomur, der er i nærheden. Ellers bliver lyssignalet for ustabilt undervejs. Så den seneste test skete ved hjælp af et underjordisk lyslederkabel på 3,5 kilometers afstand.

Det ur, der blev sammenlignet med, er et ligeledes nyt og lige så nøjagtigt atomur, men i stedet baseret på kalcium-atomer. Det er en type ur, som kan blive meget nøjagtigt over korte tidsrum. Desuden er det så kompakt, at det måske bliver muligt at gøre det bærbart.

I øjeblikket er det uvist, hvilket af de to ure der skal vælges som ny, national standard i USA.

»Dette er vores første sammenligning mellem to optiske atomure. Lige nu er Boulder i en enestående position. Vi har alt, hvad der skal til. Mere end ét optisk atomur samt den nødvendige fiberoptik. Hvis bare én af tingene manglede, kunne vi ikke måle præcisionen. Det passer sammen for første gang i historien,« siger Jun Ye, som leder forskningsprojektet, i en pressemeddelelse fra universitetet.

I den kommende tid vil forskerne forsøge at sammenligne med verdensrekordholderen i præcision, et atomur, som er baseret på en enkelt, ladet kviksølv-ion. Dette ur nåede allerede i 2006 en nøjagtighed på plus/minus ét sekund per 400 millioner år, og det er blevet fintunet siden.

Atomure er forskernes værktøj

Udviklingen af nye generationer af atomure har betydning for telefonnetværk, navigation og rumfartskommunikation. Ifølge pressemeddelelsen fra University of Colorado kan de superpræcise ure føre til, at der bliver udviklet nye typer tyngdemålere og til nye forsøg, der kan afsløre universets hemmeligheder, for eksempel gennem kvantesimulering, der skal vise fysikkens love i nanoverdenen.

Det nye strontium-ur er opbygget omkring nogle få tusinde strontium-atomer, der er indespærret i et gitter af laserlys. Gitteret består af et sæt stående bølger tæt på den infrarøde farve. De danner en slags kunstig krystal, der holder atomerne på plads. Det er lykkedes at neutralisere eventuel påvirkning fra ydre magnetfelter.

Med yderligere udvikling er det sandsynligt, at denne type ur vil overgå atom-ure, der er baseret på en enkelt kviksølv-ion, skriver universitetet. Det handler dybest set om at opnå så hurtigt et klokkeslag som overhovedet muligt. Strontium-uret har en puls på 430.000 milliarder slag i sekundet.

Dokumentation

Pressemeddelelse fra Nist og University of Colorado
Video-indtryk af lysgitteret, der holder strontium-atomer på plads

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det undrer mig at finde betegnelsen "430.000 miliarder" i en teknisk præget publikation. Jeg er ganske vist ikke specialuddannet i teknisk retskrivning, men er alligevel ret så sikker på det er mere korrekt at skrive "430 billioner".

  • 0
  • 0

Well, når Kent vælger at gøre dette, så har vi jo i hvert fald ikke den evige forvirring, om hvorvidt vi mener en dansk eller amerikansk billion..

Syntes det er lidt irriterende, at man altid skal ind og undersøge kilden, når der står billioner.. Ca. 1/4 af gangene skal der nemlig stå milliarder i stedet for billioner, rundt omkring i artikler og diskussioner..

  • 0
  • 0

Der er et langt dybere, filosofisk, problem i alle offentlige omtaler af disse atomfrekvensnormaler.

[...]som holder sig inden for en usikkerhed på plus/minus ét sekund per 200 millioner år

Det ville være langt mere korrekt at sige at uret tillader os at måle varigheden af 200 mio år med en usikkkerhed på et sekund.

Forskellen på at måle f.eks en meter og et sekund er nemlig meget stor: Hvis man har en pind på en meter, så har den en længde hvad enten man måler den eller ej og man kan måle den flere gange efter hinanden. Det kan man ikke med sekundet, der får man en chance.

Derfor måler disse frekvensnormaler ikke længden på sekundet, det er sekundets længde der er defineret som hvad disse frekvensnormaler måler.

Poul-Henning

  • 0
  • 0

Det ville være langt mere korrekt at sige at uret tillader os at måle varigheden af 200 mio år med en usikkerhed på et sekund.

Nej, intet tillader os at måle varigheden af 200 mio år, for da er vi alle døde.

  • 0
  • 0

[quote]Det ville være langt mere korrekt at sige at uret tillader os at måle varigheden af 200 mio år med en usikkerhed på et sekund.

Nej, intet tillader os at måle varigheden af 200 mio år, for da er vi alle døde. [/quote]

Ja og ?

Vi måler rutinemæssigt længder vi aldrig har transporteret os, tidsfæster begivenheder før menneskets opståen og ting vi ikke kan se.

Den slags kaldes "videnskab".

Poul-Henning

  • 0
  • 0

Når tiden kan måles så nøjagtig vil jeg spørge her, om min opfattelse af den Gregorianske Kalender kan gælde resten af Jordens levetid? altså de næste 5 mia. år?

  • 0
  • 0

[quote][quote]Det ville være langt mere korrekt at sige at uret tillader os at måle varigheden af 200 mio år med en usikkerhed på et sekund.

Nej, intet tillader os at måle varigheden af 200 mio år, for da er vi alle døde. [/quote]

Ja og ?

Vi måler rutinemæssigt længder vi aldrig har transporteret os, tidsfæster begivenheder før menneskets opståen og ting vi ikke kan se.

Den slags kaldes "videnskab".

Poul-Henning[/quote] Vi måler gerne 200 mio år tilbage i tiden, men ikke med det nye ur. Det er da ikke videnskabeligt korrekt at sige at det nye ur "tillader os at måle varigheden af 200 mio år" når det ikke gør det.

  • 0
  • 0

...om min opfattelse af den Gregorianske Kalender kan gælde resten af Jordens levetid?

  • dét er sq godt nok et vanskeligt spørgsmål! Men det ville måske lette en anelse, hvis du evt. kunne uddybe, hvori det unikke(?) i netop DIN kalenderopfattelse består? :)
  • 0
  • 0

Kære Hans Henrik

I øjeblikket er et år i praksis med 365,240 000 dage. Men jeg mener selve "Princippet i den Gregorianske kalender er evig gyldigt" til resten af menneskets levetid, derfor spørgsmålet. Jeg ved det, det med gentage, principielt kan man vel bare korrigere efterhånden som Jorden taber i rotationen!

  • 0
  • 0

Kære Hans Henrik

I øjeblikket er et år i praksis med 365,240 000 dage. Men jeg mener selve "Princippet i den Gregorianske kalender er evig gyldigt" til resten af menneskets levetid, derfor spørgsmålet. Jeg ved det, det med gentage, principielt kan man vel bare korrigere efterhånden som Jorden taber i rotationen!

Søg efter "leap second" og WP7A på nettet og lær mere end du nogensinde ønskede om dette problem :-)

Poul-Henning

  • 0
  • 0

Søg efter "leap second" og WP7A på nettet og lær mere end...

  • ja, 'i gamle dage', hvor tidsenheden var defineret på basis af astronomiske parametre, var det naturligt at foretage en ret direkte sammenkædning af 'tid' og 'kalender', men 'i vore dage' må de to begreber i højere grad anskues hver for sig, hvilket nødvendiggør flere 'kalenderkorrektioner' end Gregorius (og hans videnskabelige rådgivere) nok havde forestillet sig!(?) :)
  • 0
  • 0

Vi justerer jo i hvert sekelår (hvert 100år) 1, 2 ,3, 5, 7, 9 osv. nogen skriver vi justerer i årene delelige med 400, allerede her skred sandheden. Min pointe var mere at selvom der kommer korrektioner, hvad skulle forhindre nogen i fortsat skrive den Gregorianske kalender. Hvad skal den da ellers hedde? For eks. når et år bliver 352,75 dage eller 364,5.

  • 0
  • 0

Vi justerer jo i hvert sekelår (hvert 100år) 1, 2 ,3, 5, 7, 9 osv. nogen skriver vi justerer i årene delelige med 400, allerede her skred sandheden. Min pointe var mere at selvom der kommer korrektioner, hvad skulle forhindre nogen i fortsat skrive den Gregorianske kalender. Hvad skal den da ellers hedde? For eks. når et år bliver 352,75 dage eller 364,5.

Som sagt, så studér skudsekunderne, der er hele balladen lagt frem i stor detaille.

Problemet er at der er tre frekvenser involveret:

SI sekundet, defineret i forhold til Cs133 hyperfin-transisionen.

Jordens rotation om egen akse.

Jordens bane omkring solen.

Af disse tre er det især jordens rotation om egen akse der er problematisk, for den er ujævn, exponentielt aftagende og uforudsigelig.

Skuddagen i den gregorianske kalender forbinder de to sidste, mens skudsekundet forbinder de to første.

Dette er en god side at blive klogere på:

http://www.ucolick.org/~sla/leapsecs/dutc....

Poul-Henning

  • 0
  • 0

allerede her skred sandheden

  • hvilken 'sandhed'? (Hvis jeg ikke husker voldsomt fejl, manglede den 'julianske' kalender den omtalte 400-års cyklus(?))

hvad skulle forhindre nogen i fortsat skrive den Gregorianske kalender

  • kigger vi tilstrækkeligt langt ud i fremtiden, kunne det vel fx. tænkes, at der ikke længere var 'nogen til at skrive'!? :)

For eks. når et år bliver 352,75 dage eller 364,5.

  • da må 'man' vel blot korrigere passende, fx. (bla.) vha. en 'x00-års cyklus'.
  • 0
  • 0

Hvor vi (uden at tage skudsekunderne med) har en gennemsnitlig årslængde på 365,2425 dage.

Dette fås ved. 365 dage for normalår + 0,25 (=1/4) for skudår hver 4. år -0,01 (=1/100) fordi vi ikke har skudår i årstal delelige med 100 +0,0025 (=1/400) fordi vi alligevel har skudår i årstal delelige med 400 (bare check år 2000).

Det siges i øvrigt at der var en del programmer der havde et skudårs problem, fordi kalenderrutinerne tog højde for de først to undtagelser, men ikke den sidste. Ret fjollet når man tænker på at regel nummer 2 først vil gælde i år 2100 ;-)

  • 0
  • 0

Når det astronomiske år har ændret sig nævneværdigt, mon så vi ikke, hvis vi altså ikke har fået slået os selv ihjel inden da, alligevel opfatter den jordiske kalender som et noget provinsielt problem?

  • 0
  • 0

Morten Fordsmand

Når du nu skriver 365,2425 [passede mere omkring Jesu fødsel] burde Du have taget disse cifre i stedet: 365,242 192 65 Fordi disse er nærmere vores Cs-133 Standard. Omkring året 40.000 er årets længde nede ( ) på 365,24

Og desforuden er enheden i vor moderne tid, Enheden er Sekundet og intet andet.

  • 0
  • 0

pave Gregorius og hans astronomer gjorde mere end bare ændre en Kalender. De fratog Sekelårene retten til have 366 dage. Så i vores virkelige verden korrigerer vi i nå ja, sekelårene. Udover dette er det korrekt nok vi korrigerer i årene delelige mem 400.

Lave sjov med noget om 200 år, men når nogen i alvor taler om GPS problemer i år 2057, 2070 eller lignende, er samme da ikke også lidt til grin?

  • 0
  • 0

At på forhånd tildele året 4.000 366 dage lig skudår, og så lade et andet år deleligt med 400 "Nøjes med 365 dage". (for eks år 3600 eller 4400). Om dette er et fromt ønske?

Mvh.

  • 0
  • 0

Hvad Universet angår så er jeg ret sikker på at at han/hun er ligeglad med skudsår, og hvornår Jesus er født eller hvad der nu skete ...vogn op folks...

"pave Gregorius og hans astronomer gjorde mere end bare ændre en Kalender."

...skide være med ham, TID er relativ !!!!!

....og pave Gregorius var bare et ...

  • 0
  • 0

Den Gregorianske Kalender skulle kunne række til år 6.000. Når Året får 365,24 dage nøjagtig, da går man over til korrigere i årene delelige med 80. Februar vil kun få 27 dage når vi når frem til 364,999 9 dage per År. Jeg mener først på det tidspunkt forlader vi 28/29 dage for Februar. Herefter er det 28/27 dage. Der er godtnok lang tid til.

  • 0
  • 0

Berndt Barkhoz

Sådan som Du skriver noget med hvor sandsynligt det er få nogle protoner til ramme nøjatige "Head On" i kollissioner, jeg ved ikke hvad jeg egentlig mener. Usikkerhedsprincippet Heisenberg.

  • 0
  • 0

Hej Poul-Henning

Nu kan det da ikke vare længe til vi har ure overalt med et atomurs præcision - energiforbruget skal blot ned:

An unmatched combination of breakthroughs — in reduced size, weight and power consumption — brings the accuracy and stability of atomic clocks to portable applications: http://www.symmetricom.com/products/freque... Citat: "... Breakthrough Leadership The CSAC’s unmatched portability derives from specs that include:

* 115mW power consumption  
* 16cm3 volume  
* 35g weight  
* ±5.0E-11 accuracy at shipment  
* y < 5 x 10-12 at  = 1 hour short-term stability (Allan Deviation)  
* <3.0E-10/month aging rate

A New Class of Applications At two orders of magnitude better accuracy than oven-controlled crystal oscillators (OCXOs) — and up to four orders of magnitude better accuracy than temperature-controlled oscillators (TCXOs) — the CSAC’s unmatched portability opens the door to new classes of applications ..."

Pris: $1500 for kommercielle versioner i små antal.

  • 0
  • 0

Breakthrough Leadership The CSAC’s unmatched portability derives from specs that include:

* 115mW power consumption  

Desværre er performance kun god (rigtigt god!) i forhold til størrelse, effektforbrug og opstarts-tid, men absolut set er performance lidt middelmådig.

Poul-Henning

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten