Atom Saati Nedir?
Atom saati, atomların rezonans frekanslarını sayarak zamanı ölçen bir saat çeşididir. 3 milyon yılda 1 saniye hata yapmalarının ihtimali sadece %22,522dir.
İlk atom saatleri, sayım ekipmanları eklenmiş MASER’lerdir. Bugünün en iyi atom saatleri, soğuk atomlar ve atomik çeşmelerle çalışan, ileri fizik ürünü aletlerdir. Ulusal standartlar enstitüleri, kullanılan MASER’lerin hata payı olan günlük 10-9 saniyelik sapmayla çalışan saatler kullanırlar. Atom saatleri devamlı ve istikrarlı bir zaman ölçümü standardı olan Uluslararası Atomik Zamanı (International Atomic Time ,IAT) oluştururlar. Diğer ölçümler için, TAI’den elde edilen ancak gece ve gündüzün geçişiyle senkronize edilen Koordine Evrensel Zaman (Coordinated Universal Time, CUT) kullanılır.
İlk atom saati 1949′da ABD Ulusal Standartlar Bürosu’nda (U.S National Bureau of Standards, NBS) yapıldı. İlk isabetli atom saatiyse, sezyum-133 atomunun rezonansı ölçümüyle 1955 yılında İngiltere Ulusal Fizik Laboratuvarında Louis Essen tarafından yapıldı.
Ağustos 2004′te NIST bilim adamları, bilgisayar çipi ölçeğinde ilk atom saatini tanıttılar.
Modern radyo saatleri atom saatlerini referans alırlar, ancak radyo saatleri ikincil ekipmanlar oldukları için atom saatlerindeki kesinlikten yoksundurlar. Bu yüzden yüksek kesinlik gerektiren bilimsel uygulamalarda kullanılmazlar. 2005 yılında atom saati biraz daha geliştirildi
Atom Saatinin Tarihçesi
Alm. Atomische Uhr, Fr. Horloge Atomique, İng. Atomic clock. Atom veya Moleküllerin titreşimlerini kullanarak zamanı büyük bir hassasiyetle ölçen alet.
Zaman ölçümünde temel birim saniyedir. Saniye güneş gününün uzunluğuna bağlı olarak tarif edilmiştir.
Ancak ilmi çalışmalar için daha ileri bir hassasiyet gerekmektedir.
Atom saatinin esasını, atom ve moleküllerinin belirli frekanslarda enerji emerek veya yayarak, enerji alıp verebilecek duruma gelebilmeleri teşkil etmektedir.
Bir atom veya Molekül sisteminden yüksek frekansta kararlı elektromanyetik dalgalar üreten ve maser adı verilen bu cihazlar üzerindeki çalışmalar 1940 yılında başlamıştır. 1949’da ABD’nin Milli Standartlar Bürosu, Amonyak molekülünün özelliklerine bağlı olarak ilk Saati imal etmiştir. 1955’te İngiltere’de, frekansı, saniyede 9.192.631.750 devir olan sezyum ışını kullanılarak atom saati yapılmıştır. Bu saatin hassasiyeti 1/1011 derecesinde olup, 1963 yılında milletlerarası zaman standardı olarak kabul edilmiştir.
1960 yılında ABD’de 1/1012 hassasiyetinde Hidrojen ışın maseri geliştirilmiş olup, hassasiyeti 1/1014e yükseltmek için çalışmalar yapılmaktadır. 1/1014 hassasiyet üç milyon yılda bir saniyelik bir hataya karşılık gelmektedir.
Atom Saatinin Kullanılışı
Atom saatleri, birçok insanın bildiğini iddia ettiğinin aksine sadece büyük boyutlu fizik laboratuarlarında bulunur, NPL (Birleşik Krallık Ulusal Fizik Laboratuarı) ve NIST (ABD Ulusal Standartlar ve Zaman Enstitüsü) gibi. Genellikle insanlar bilgisayar ağlarını kontrol eden bir atom saatinden bahsederler veya duvarlarında bir atom saati asılı olduğunu söylerler. Bu doğru değildir ve insanların aslında demek istedikleri, zamanı bir atom saatinden alan bir zaman sunucusuna veya saate sahip olduklarıdır.
NTP zaman sunucusu gibi aygıtlar NIST veya NPL gibi yerlerden uzun radyo dalgaları aracılığıyla atom saati sinyalleri alırlar. Atom saatinden zamanı almanın başka bir metodu da GPS ağı kullanmaktır.
GPS ağı ve uydu yönlendirmesi aslında atom saatinin bu hassas doğruluk oranına neden bu kadar ihtiyacımız olduğuna iyi örnektir. NIST, NPL ve yörüngedeki GPS uydularının içindekiler gibi modern atom saatleri, 100 milyon yılda 1 saniyeye kadar hassastır. Böyle bir doğruluk, bir otomobilin GPS uydu yönlendirme sisteminin nasıl çalıştığı gibi bir şeyi incelerken hayati önemdedir.
Bir GPS sistemi, üç veya daha fazla GPS uydusundan ve onların tümleşik atom saatlerinden aldığı sinyalleri çoklayarak çalışır. Bu sinyaller ışık hızıyla hareket ettiği için bir milisaniyelik bir yanlışlık bile yönlendirme sistemini 100 km kaydırabilir.
Bu yüksek düzey doğruluk aynı zamanda hava trafik kontrolü gibi teknolojilerde, kalabalık semamızın güvende olduğundan emin olmak için de gereklidir ve internet ticareti için de çok önemlidir çünkü değerler her saniye artıp azalabilir.
Tarihin en hassas atom saati
Tarihte yapılan en hassas atom saati, saniyeyi yeniden tanımlamak üzere zamanı saymayı bekliyor. Zamanı atomların titreşiminden ölçen saat, 1018 saniyede bir saniye şaşıyor.
Dünyanın en hassas saati, 1950'lerde bilimsel amaçlarla kullanılan atom saatlerinin yeni kuşağı. Atom saatleri, atomların titreşim frekanslarını ölçen cihazlar. Örneğin, caeseium atomunun elektronları iki enerji hali arasında saniyede 9.192.631.770 (9 milyar 192 milyon 631 bin 770) kere gidip geliyor. Bu titreşim ölçümü, saniyenin de tanımı sayılıyor, 1 saniye caesium atomunun 9 milyar 192 milyon 631 bin 770 kez titremesi için geçen zaman aralığı olarak tanımlanıyor.