Page 29 - No28

AZ IDŐ MÉRÉSE

Optikai órák

1955-ben Louis Essen átmenet ideje megszorozva 9 192 631 770
megalkotta az első cézium - nel. Ezen az alapon működik a Világóra
(Coordinated Universal Time, UTC).
atomórát az Egyesült Királyság 1967-ben a Súlyok és Mértékek
Nemzeti Fizikai Intézetében Nemzetközi Bizottsága (CGPM) 13. ülésén
(National Physical Laboratory, a szekundumot a fentieknek megfelelően
NPL) és ezzel elindította az definiálta, mint a cézium-133 atom
idő mérését atomórák alapján alapállapotában két diszkrét energiaszint
közötti átmenet időtartamának 9 192 631
[1]. Mindaddig a másodpercet 770 - szerese [2].
(szekundum) a Föld forgásából Az optikai órák – a fentivel ellentétben
származtatták, de ennek értéke – mikrohullám helyett fényt használnak.
ingadozott, ahogy az időmérés Az atomórák stabilitása egyenesen
technikája fejlődött. Essen arányos az órát működtető frekvenciával használható optikai gerjesztés esetében.
megmutatta, hogy a diszkrét és fordítva arányos az elektronátmenet Optikai órákhoz hidrogén, vagy jód
atomokat használnak. Újabban a jód
energiájának szélességével. Mivel a fény
energiaszintekkel rendelkező frekvenciája ~10 Hz – mintegy 100 optikai frekvencia sztenderdeket
15
atomok segítségével sokkal ezerszerese a mikrohullámú sugárzásnak űrhajózás céljára is vizsgálják (a
stabilabb időintervallum áll – az optikai órák pontossága a szatellitákról jövő GPS jelek ma még a
rendelkezésre. mikrohullámmal működő órákénal sokkal cézium óra szerint működnek).
nagyobb. A fény frekvenciatartományába Legújabban tengeri hajózás céljára olyan
eső atomi-energiaátmenetek mérése jód optikai órát konstruáltak, amely a
azonban sokkal nehezebb, mint egy viharos tengeren 20 napon keresztül
spektrum felvétele, ezért az első atomórák hibátlanul működött [6].
működtetése bonyolult műszerezettséget Simonyi Miklós
– rögzített frekvenciájú lézerek sorozatát
– és nagyszámú személyzetet igényelt [3].
A problémát az optikai frekvencia fésű OLVASNIVALÓK:
(optical frequency comb, OFC)
kifejlesztése oldotta meg [4]. Az OFC 1. Essen, L. & Parry, J. V. L. An atomic
képes az atomi energiátmenet standard of frequency and time interval: a
18
A cézium óra frekvenciájának megjelenítésére 1/10 cæsium resonator. Nature 176, 280
(1955).
képe (Physics pontossággal. 2. Szervusz kilogram? Kémiai Panoráma
World) Az optikai óráknak számos potenciális 20, 17-18, (2018).
alkalmazása lehetséges, pl. pontosabb 3. (Hollberg, L., Diddams, S., Bartels, A.,
A cézium-133 atomok spektrumát ~ 9,2 meghatározások GPS méréseknél, Fortier, T. & Kim, K. The measurement of
x 10 Hz frekvenciájú mikrohullámú mélytengeri vizsgálatoknál, az általános optical frequencies. Metrologia 42, S105–
9
sugárzás környezetében vizsgálták. relativitás alapvető tesztjeiben és a fizikai S124, 2005).
4. Tara Fortier, Esther Baumann:
Megállapították, hogy a 9 192 631 770 Hz állandók méréseiben. Az optikai órák Communication Physics 2, 153. 2019:
frekvenciájú foton energiája megegyezik a miatt lehetséges a szekundum ismételt https://doi.org/10.1038/s42005-019-
cézium atomok két szomszédos újradefiniálása. 0249-y
energiaszintje közötti átmenet Valóban, a CGPM 27. ülésén 2022-ben 5. https://www.bipm.org/
energiájával. Az abszorpció által generált napirendre vette a kérdést. Felismerve, documents/20126/64811223/
Resolutions-2022.pdf/281f3160-fc56-
jelet a mikrohullám forrására vezették hogy számos intézmény optikai 3e63-dbf7-77b76500990f
vissza és megállították a mikrohullámú frekvenciák alkalmazásával akár 6. Jonathan D Roslund, Arman Cingöz,
sugárzás frekvenciájának változását. A 100-szoros pontosságú módszereket Martin M. Boyd et al. Optical clocks at
mikrohullám forrásának az atomok által alkalmaz, tervbe vette a szekundum sea, Nature 628, 736-740, 2024. https://
okozott stabilitása engedi meg, hogy a újradefiniálását a 2026-ban esedékes doi.org/10.1038/s41586-024-07225-
7. A kőbezárt idő, Kémiai Panoráma 18.
szekundumot úgy határozzuk meg, mint a következő, 28. konferenciáján [5]. szám (2017)
cézium atom két energiaszintje közötti Természetesen a cézium nem

KÉMIAI PANORÁMA 27. SZÁM, 2023. ÉVFOLYAM 29