Nowo opracowany zegar atomowy "redefiniuje" drugi, ale dlaczego to ma znaczenie? - Emerging Tech - 2019

Nuclear Fruit: How the Cold War Shaped Video Games (Czerwiec 2019).

Anonim

IWatch może być duży w młynie plot, ale jeśli chodzi o przeciętnego człowieka, zegary na naszych smartfonach i odtwarzaczach muzycznych działają dobrze. Mogą oznaczać tylko godzinę, godzinę i minutę, ale hej, jaka jest wartość druga? Czy to oznacza cokolwiek, jeśli jesteś spóźniony o 20 sekund w porównaniu z pełną minutą? Jeśli to zależało od zespołu paryskich badaczy, to tak, nawet w milisekundach. Dlatego opracowali zegar atomowy, który twierdzi, że jest tak dokładny, że może "na nowo zdefiniować drugi".

Średni promień lasera Optical Lattice Clock

Co dokładnie oznacza redefinicja drugiego? Nie martw się, nasza obecna rzeczywistość nie zawsze była kłamstwem. Od 1967 r. Międzynarodowy Standard Miar i Miar dla pomiaru jednej sekundy obejmuje emitowanie promieniowania mikrofalowego do atomów cezu i zliczanie ich wibracji. Nowo zaprojektowany optyczny zegar kratowy (OLC) Paryża wykorzystuje promienie lasera do strzelania do atomów strontu, dzięki czemu oscylują 40 000 razy szybciej niż zegary mikrofalowe. Ta nowa metoda pozwala naukowcom dzielić czas na krótsze interwały, mierząc go na jeszcze bardziej precyzyjnym poziomie. Dawny standard pomiaru traci sekundę co 100 milionów lat, podczas gdy ultrafioletowa OLC traci tylko jedną sekundę co 300 milionów lat.

"Nawet dokładność sekundy w ciągu 300 milionów lat nadal oznacza opóźnienie rzędu 0, 01 nanosekundy w ciągu dnia" - mówi National Geographic z Paryża, dr Jerome Lodewyck. "I to nie jest tak mało, kiedy myślisz o komunikacji światłowodowej i zdajesz sobie sprawę, że pojedynczy slot telekomunikacyjny to 0, 1 nanosekundy."

Mrugnięcie okiem (około 400 milisekund) okazało się zbyt długie, aby użytkownicy mogli czekać na odpowiedź komputera po kliknięciu myszą lub naciśnięciu klawisza klawiatury.

Dla przeciętnego człowieka pomysł dr. Lodewycka na 0, 01 nanosekundy uważany za długi czas może brzmieć kompletnie niedorzecznie, ale te małe ułamki sekundy mogą mieć ogromny wpływ. Możesz nie doświadczyć fizycznej utraty sekundy w życiu codziennym - powiedzmy, gdy masz sen na jawie lub oglądać filmy o kotach - ale w sporcie różnica 0, 4 sekundy może kosztować olimpijczykowi złoty medal. Dla Google mrugnięcie okiem (około 400 milisekund) okazało się zbyt długie, aby użytkownicy mogli czekać na odpowiedź komputera po kliknięciu myszą lub kliknięciu na klawiaturze. Microsoft stwierdził również na podstawie własnych badań, że ludzie odwiedzają strony internetowe rzadziej, jeśli ładują się o 250 milisekund mniej niż konkurenci. I tak, to twoja podświadomość.

To samo można powiedzieć o usługach telekomunikacyjnych, takich jak Skype, Google Hangouts, a nawet o zwykłych połączeniach telefonicznych. Według Integrated Research, jesteśmy otwarci na reakcje głosowe i wizualne, które zdarzają się w czasie krótszym niż 150 milisekund. "Nasz mózg może dostosować się do rytmu i zrekompensować przerwy. Ale kiedy opóźnienie jest nieregularne - jak w jitterze, trudniej jest tolerować ", pisze IR. "Przeciążenie sieci i drgania mogą spowodować, że pakiety głosowe będą przybywać nierównomiernie lub poza kolejnością, zakłócając rozmowę i powodując zniekształcone zdania, wzburzony głos i upuszczony dźwięk." Pamiętaj: milisekunda to 1 000th sekundy, więc wszystko powyżej 0, 15 sekundy staje się zniekształcone do naszych oczu i uszu.

Jeśli OLC może uchwycić dokładniejszy pomiar czasu, linie te stają się jeszcze cieńsze. Hipotetycznie, atletyczne rekordy można śledzić do oscylacji, czyniąc rekordy świata znacznie trudniejsze do osiągnięcia (lub pokonania). Nawet odzież sportowa może określić punkt, w którym zawodnik trafi na linię mety. "Dokładność tych zegarów jest taka, że ​​długość butów biegaczy ma znaczenie" - mówi nam dr Lodewyck. "Fakt, że dodanie tysięcznej części pojedynczego atomu do końca buta zmieniłby rekord za pomocą jednego taktu zegara optycznego".

A jeśli naukowcy mogą wymyślić, jak zmniejszyć te zegary atomowe, aby pasowały do ​​komputerów i urządzeń mobilnych, hiper-dokładne określenie czasu może oznaczać znaczące postępy technologiczne. Pakiety danych mogą być planowane do przeniesienia w bardziej precyzyjnym momencie, dzięki czemu sygnały telekomunikacyjne będą wysyłane i odbierane w bardziej efektywny sposób. Może to podnieść jakość połączenia telefonicznego, obniżyć wskaźnik głośności i poprawić odpowiedzi w czasie rzeczywistym. Sygnały GPS również skorzystałyby z tego bardzo dokładnego pomiaru czasu, ponieważ wymaga dużej synchronizacji z satelitami w celu mapowania lokalizacji urządzenia w czasie rzeczywistym. Te przykłady prowadzą do wyższej wydajności, co oznacza mniejsze zużycie energii i lepszą żywotność baterii.

Oczywiście tego rodzaju zastosowanie zajęłoby wiele dziesięcioleci, ale implikacje mogłyby zapewnić nowe standardy dla rozwoju fizyki technologicznej i eksperymentalnej.