בלוג לנושאי מדע scienceblog.galbarak.co.il » שעון אטומי לכל פועל

שעון אטומי לכל פועל

מאת גל ברק

על פעולתו של השעון האטומי כתבתי כאן בעבר. העקרון העומד מאחורי הפעולה, הוא שאטומים מחומרים שונים (עבור שעון אטומי, צזיום הוא החומר המקובל) קולטים קרינה בתדרים מאד מסויימים. הקרנה של קרינה לתוך החומר, למשל ע“י לייזר או שידור רדיו, ובדיקה כמה מהקרינה נבלעת, מאפשרת לזהות את התדרים המדוייקים ולהסתמך עליהם כדי לספור זמנים.

למשל, אם אנו יודעים שחומר מסויים בולע הכי הרבה אנרגיה בתדר של 100HZ , כלומר 100 פעימות/מחזורים לשניה, אז אם הצלחנו לכוון מקור קרינה (“מנורה“) כך שתהיה בליעה מקסימלית (ובצד השני נראה כמה שפחות קרינה), כנראה הצלחנו לכוון אותו ל-100 מחזורים בשניה, ואז אפשר לספור 100 מחזורים, ולהגיד שעברה שניה (כדי להבין לעומק יותר, מומלץ לקרא את ההסבר ההוא).

השעונים האטומים הסטנדרטיים, משתמשים בקרינת מיקרו (מיקרוגל ג�� כ-9 מיליארד מחזורים בשניה). לדבר זה יש יתרונות מסויימים, אך חסרון גדול הוא שאורך גל בקרינה הנ“ל גדול מ- 3 ס“מ, ולכן לא ניתן לבצע בו שימוש במכשירים הקטנים מאורך גל זה.

אבל מתברר שיש דרך לחקות את התופעה הזו, גם בתדרים גבוהים יותר: אם משתמשים בשתי קרניים בעלי תדירות קצרה יותר (למשל, קרני אור) אשר מופרדות ביניהן בתדירות שבה אנו מעוניינים (אם דיברנו קודם על חומר שבולע קרינה בתדירות של 100 פעימות בשניה, אז אפשר כאן לדבר על תדירויות של 7000 ו-7100 לדוגמא), אז מתרחשת בליעה דומה.

גם לתופעות נוספות שיכולות לקלקל את הקריאה בשעונים קטנים, כמו למשל כמות קטנה יחסית של אטומים בטמפרטורה גבוהה או שדה מגנטי סביבתי משתנה, הצליחו למצא פתרונות. פתרונות שאמנם יורידו את רמת הדיוק של השעון, אך לרוב השימושים (למשל לשעון יד) לא ממש משנה לנו אם השעון יפגר באלפית השניה, כל שלש שנים של פעולה (וזו רמת הדיוק המדוברת).

מחיר מומלץ ללקוח עדיין אין, אבל ההערכה היא שהחלק הכי יקר בשעון, הערכה ה“פיזיקלית“, תעלה בין 100$ ל- 120$ לייצור. השאר זה אלקטרוניקה, שהיא יותר מתוחכמת משעון יד רגיל, אבל אפילו לא קרובה לתחכום של מעבדי מחשב.
יחסית לעשרות ומאות אלפי השקלים שעולים שעונים אטומיים ”רגילים“ כיום, זה בהחלט מעודד :)

מקור המידע:
Nature, vol 429, p.509.

תגובה אחת לסיפור ”שעון אטומי לכל פועל“

  1. מאת שיר:

    המידע הזה לא מספק לי שום מידע