الدقة أصبحت ذات أهمية متزايدة في التقنيات الحديثة وليس أكثر من ذلك من الدقة في حفظ الوقت. من الإنترنت إلى الملاحة عبر الأقمار الصناعية، التزامن دقيقة ودقيقة أمر حيوي في العصر الحديث.

في الواقع العديد من التقنيات التي نأخذ بها من المسلم به في عالم اليوم، لن يكون ممكنا إذا لم يكن لأدق الآلات اخترع - و ساعة ذرية.

الساعات الذرية هي مجرد أجهزة ضبط الوقت مثل الساعات الأخرى أو الساعات. ولكن ما يميزهم هو الدقة التي يمكنهم تحقيقها. وكمثال أولي على مدار الساعة الميكانيكية القياسية، مثل برج الساعة في وسط المدينة، سوف ينجرف بمقدار ثاني مرة في اليوم. الساعات الإلكترونية مثل الساعات الرقمية أو أجهزة الراديو على مدار الساعة هي أكثر دقة. هذه الأنواع من ساعة الانجراف ثانية في حوالي أسبوع.

ومع ذلك، عند مقارنة دقة ساعة الذرية التي لن يتم فقدان ثانية أو المكتسبة في سنوات شنومكس أو أكثر دقة هذه الأجهزة لا تضاهى.

يمكن للساعات الذرية تحقيق هذه الدقة من قبل مؤشرات التذبذب التي يستخدمونها. تقريبا جميع أنواع ساعة لديها مذبذب. بشكل عام، مذبذب هو مجرد الدائرة التي القراد بانتظام.

تستخدم الساعات الميكانيكية بيندولمز والينابيع لتوفير التذبذب العادية في حين أن الساعات الإلكترونية لديها الكريستال (عادة الكوارتز) أنه عندما يتم تشغيل التيار الكهربائي من خلال، ويوفر إيقاع دقيق.

الساعات الذرية تستخدم تذبذب الذرات خلال حالات الطاقة المختلفة. في كثير من الأحيان يستخدم السيزيوم شنومكس (وأحيانا روبيديوم) كما التذبذب انتقالي فائق هو أكثر من شنومكس مليار مرة في الثانية (شنومكس) وهذا لا يتغير. في الواقع، فإن النظام الدولي للوحدات (سي) الآن يعتبر رسميا الثانية في الوقت المناسب كما دورات شنومك من الإشعاع من ذرة السيزيوم.

الساعات الذرية توفر الأساس للمقياس الزمني العالمي في العالم - أوتك (التوقيت العالمي المنسق). وشبكات الكمبيوتر في جميع أنحاء العالم البقاء متزامنا باستخدام إشارات الوقت بثها الساعات الذرية والتقطت على ملقمات وقت NTP (خادم وقت الشبكة).

واصلت…

ومع ذلك، هناك بعض المناسبات عندما خادم الوقت يمكن أن تفقد الاتصال مع الساعة الذرية وعدم تلقي رمز الوقت لفترة طويلة من الزمن. في بعض الأحيان قد يكون هذا بسبب التوقف عن العمل من قبل وحدات التحكم على مدار الساعة الذرية للصيانة أو أن التدخل القريب هو عرقلة الإرسال.

ومن الواضح أن أطول إشارة هو أسفل قد يحدث الانجراف أكثر المحتملة على الشبكة كما مذبذب الكريستال في الخادم NTP هو الشيء الوحيد حفظ الوقت. بالنسبة لمعظم التطبيقات هذا يجب أن لا يكون مشكلة لأن فترة أطول من وقت التوقف عن العمل ليست عادة أكثر من ثلاث أو أربع ساعات وخادم نتب لن يكون الانجراف من قبل الكثير في ذلك الوقت وحدوث هذا التوقف هو نادر جدا (ربما مرة واحدة أو مرتين في السنة).

ومع ذلك، بالنسبة لبعض التطبيقات الراقية فائقة الدقة مذبذب الكريستال روبيديوم هي بداية لاستخدامها لأنها لا الانجراف بقدر الكوارتز. روبيديوم (غالبا ما تستخدم في الساعات الذرية أنفسهم بدلا من السيزيوم) هو أكثر دقة بكثير مذبذب من الكوارتز ويوفر دقة أفضل لأنه عندما لا يكون هناك إشارة إلى NTP خادم الوقت مما يسمح للشبكة للحفاظ على وقت أكثر دقة.

الروبيديوم نفسه هو معدن قلوي، مماثلة في خصائص البوتاسيوم. وهو مشع قليلا جدا على الرغم من أنه لا يشكل أي خطر على صحة الإنسان (وغالبا ما يستخدم في التصوير الطب عن طريق حقنه في المريض). ولها نصف عمر شنومكس مليار سنة (الوقت الذي يستغرقه الاضمحلال بمقدار النصف - بالمقارنة مع بعض المواد المشعة الأكثر فتكا لها نصف عمر تحت الثانية).

الخطر الحقيقي الوحيد الذي يشكله الروبيديوم هو أنه يتفاعل بعنف مع الماء ويمكن أن يسبب حريقا

وكانت مؤشرات التذبذب ضرورية في تطوير الساعات والتسلسل الزمني. المذبذبات هي مجرد الدوائر الإلكترونية التي تنتج إشارة إلكترونية متكررة. في كثير من الأحيان بلورات مثل الكوارتز تستخدم لتحقيق الاستقرار في وتيرة التذبذب،

مذبذب هي التكنولوجيا الأساسية وراء الساعات الإلكترونية. يتم التحكم في الساعات الرقمية وبطارية تعمل بالطاقة التناظرية على مدار الساعة من قبل دائرة تتأرجح وعادة ما تحتوي على الكريستال الكوارتز.

وبينما الساعات الإلكترونية أكثر دقة من الميقاتية الميكانيكية عدة مرات، فإن مذبذب الكوارتز لا يزال ينجرف بمقدار ثانية أو اثنتين كل أسبوع.

الساعات الذرية وبطبيعة الحال هي أكثر دقة بكثير. ومع ذلك، فإنها لا تزال تستخدم مؤشرات التذبذب، الأكثر شيوعا السيزيوم أو الروبيديوم لكنها تفعل ذلك في حالة غرامة فرط غالبا ما يتم تجميدها في النيتروجين السائل أو الهيليوم. وهذه الساعات بالمقارنة مع الساعات الإلكترونية لن ينجرف من قبل ثانية في حتى مليون سنة (ومع الساعات الذرية أكثر حداثة شنومكس مليون سنة).

للاستفادة من هذه الدقة الزمنية خادم وقت الشبكة الذي يستخدم NTP (بروتوكول وقت الشبكة) يمكن استخدامها لمزامنة شبكات الكمبيوتر كاملة. خوادم NTP استخدام إشارة الوقت من غس أو الراديو موجة طويلة التي تأتي مباشرة من الساعة الذرية (في حالة غس يتم إنشاء الوقت في ساعة على متن القمر الصناعي غس).

خوادم NTP تحقق باستمرار هذا المصدر من الوقت ثم ضبط الأجهزة على شبكة لتتناسب مع ذلك الوقت. بين استطلاعات الرأي (تلقي مصدر الوقت) يتم استخدام مذبذب القياسية من قبل خادم الوقت للحفاظ على الوقت. عادة هذه مؤشرات التذبذب هي الكوارتز ولكن لأن الوقت الخادم هو في اتصال منتظم مع الساعة الذرية يقول كل دقيقة أو اثنين، ثم الانجراف العادي من مذبذب الكوارتز ليست مشكلة كما بضع دقائق بين استطلاعات الرأي لن يؤدي إلى أي الانجراف قابل للقياس.

يتبع ...