Jeden z najdokładniejszych zegarów na świecie został uruchomiony w Borowcu.

Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk jako instytucja zajmująca się głównie naukami ścisłymi i technicznymi otrzymała Polską Nagrodę Inteligentnego Rozwoju 2017 za uruchomienie Polskiego Zegara Atomowego, tzw. fontanny cezowej. Należy ona do najbardziej precyzyjnych instrumentów pomiarowych czasu na świecie. Zasady jego działania w rozmowie z Adrianem Morelem wyjaśnia dr Jerzy Nawrocki z Astrogeodynamicznego Obserwatorium w Borowcu.

Czym dokładnie jest fontanna cezowa i jak wyróżnia się na tle innych zegarów atomowych?

– Jest to odpowiednik wahadła w zegarze, czyli źródło bardzo dokładnych drgań i stabilnej częstotliwości. Od zwykłych zegarów odróżnia się tym, że atomy mają bardzo niską energię kinetyczną.Poruszają się dzięki temu bardzo wolno, a ich czas oddziaływania z polem mikrofalowym jest dużo dłuższy niż w „gorących” zegarach atomowych  Dzięki wysokiej próżni, spada również ilość przypadkowych zderzeń, które pogarszają jakość pomiaru. Drugim ważnym aspektem jest brak innych pierwiastków w komorze, a co za tym idzie zderzeń, które pogarszałyby proces. Atomy wyrzucane są w górę niczym fontanna, po czym w bardzo spokojnym i precyzyjnym ruchu opadają. Jest to o wiele bardziej stablilne niż w przypadku prostszych  zegarów atomowych.

Co jest kluczowym elementem projektu?

– Dostrojenie mikrofal do rezonansowej częstotliwości wywołującej interakcję z jak największą liczbą atomów cezu. Wszystko dzięki częstotliwości 10 MHz generowanej przez maser wodorowy, jako źródło częstotliwości wzorcowej.

Gdzie Fontanna Cezowa znajdzie swoje zastosowanie?

– Przy pomocy wskazań i porównań wykonywanych z użyciem fontann cezowych korygowana jest światowa skala czasu TAI i UTC. Jest to zależne od pomiarów wykonywanych w kilku laboratoriach na świecie. Wśród tej elity jest także Polska. Takie zegary wykorzystuje się również do synchronizacji satelitarnych systemów nawigacyjnych GPS, Galileo czy GLONASS. Możliwości płynące z zegara mają także ogromne znaczenie w nawigacji morskiej i lotniczej. Kolejnym ciekawym zastosowaniem, gdzie znaczenie ma dokładność i precyzja, są badania kosmosu i komunikacja z satelitami pracującymi daleko poza układem słonecznym. Znikome opóźnienie zegara atomowego jest wynikiem dwóch elementów: bardzo stabilnej częstotliwości oraz bardzo precyzyjnych metod synchronizacji czasu względem innych zegarów.

Z kim została nawiązana współpraca podczas tworzenia Polskiego Zegara Atomowego?

– Zegar został skonstruowany przez dr Krzysztofa Szymańca w Anglii. Przy współpracy National Physical Laboratory pod Londynem oraz Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk udało się zrealizować to ważne przedsięwzięcie.

W tym momencie jest właśnie uruchamiana druga fontanna cezowa. Na świecie trwają natomiast prace nad nowymi typami superdokładnych zegarów optycznych, które wejdą do użytku najprawdopodobniej dopiero za kilka lat.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

*