Zdjęcie ilustracyjne przedstawia zegar atomowy JILA 2 składający się m.in. z siatki utworzonej przez trzy pary wiązek laserowych (National Institute of Standards and Technology / domena publiczna)
W Borówcu pod Poznaniem znajdują się najdokładniejsze zegary atomowe w Polsce; również dzięki nim wyznaczany jest bieżący czas obowiązujący na świecie. Bardzo dokładny czas jest niezbędny również w badaniach naukowych: w fizyce czy astronomii.
Laboratorium Czasu i Częstotliwości w Borówcu, gdzie pracują bardzo precyzyjne zegary, jest częścią Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk.
– To są najbardziej precyzyjne zegary w Polsce i jedne z najprecyzyjniejszych zegarów na świecie – powiedział w rozmowie z PAP dr Jerzy Nawrocki. Wszystkie to zegary atomowe. Spośród nich najdokładniejszy to tzw. fontanna cezowa. – Na świecie działa zaledwie kilkanaście takich urządzeń – podkreśla Nawrocki.
Zdjęcie ilustracyjne: Fizycy NIST Steve Jefferts (na pierwszym planie) i Tom Heavner z atomowym zegarem fontanną cezową NIST-F2 (National Institute of Standards and Technology – Physics Laboratory: Time and Frequency Division / domena publiczna)
Zegary z Borówca działają bardzo stabilnie – oznacza to, że nawet przez kilkaset milionów lat nie spóźnią się lub nie przyspieszą o jedną sekundę.
– Zaczynaliśmy jako obserwatorium astronomiczne jeszcze w czasach, kiedy doba i jej długość wynikała z obserwacji astronomicznych – stąd położenie daleko od miast, a co za tym idzie – zakłóceń świetlnych, które je utrudniają – opowiada Nawrocki.
Jak dodaje, takie położenie jest również bardzo przydatne przy wyznaczaniu czasu. – Nie mamy tutaj praktycznie wcale zakłóceń elektromagnetycznych i drgań mechanicznych, które zakłócają pracę precyzyjnych zegarów – to idealne warunki pracy dla zaawansowanej aparatury – powiedział.
Nie ma jednego wzorca czasu – dodał Nawrocki. Jeśli chodzi o jednostki miary, istnieje wzorzec np. dla kilograma, a dawniej – dla metra. – Jednostką czasu jest obecnie sekunda atomowa. Ta sekunda powstaje jako średnia ważona wskazań ok. trzystu podobnych zegarów do tych, jakie działają w Borówcu. Ich wskazania są porównywane ze sobą – opowiada naukowiec.
Następnie badacze wyciągają średnią, która jest publikowana przez Międzynarodowe Biuro Miar i Wag, po uwzględnieniu poprawek związanych z ruchem obrotowym Ziemi, jako obowiązujący czas światowy UTC (Universal Time Coordinated).
Zdjęcie ilustracyjne: Zegar atomowy z 2004 r. wielkości układu scalonego (domena publiczna)
Jak przypomniał Nawrocki, przez tysiące lat, aż do połowy XX w., podstawową jednostką czasu była doba, czyli okres wyznaczony przez ruch obrotowy Ziemi – pozorny ruch Słońca wokół Ziemi. Dopiero wtedy uległa ona zmianie – okazało się bowiem, że zegary kwarcowe i atomowe, które powstały nieco później, są znacznie dokładniejsze – znacznie stabilniejsze niż jednostka czasu związana z ruchem obrotowym Ziemi. W związku z tym w 1967 roku Generalna Konferencja Miar postanowiła utworzyć nową jednostkę czasu, jaką stała się sekunda atomowa.
Z bardzo precyzyjnego czasu korzystają przede wszystkim naukowcy – radioastronomowie, fizycy kwantowi, laserowi i optyczni. Dokładny czas jest również niezbędny w życiu codziennym – aby sprawnie funkcjonowała nawigacja satelitarna (wyznaczany co do miliardowej części sekundy) czy telefonia komórkowa (co do milionowej części sekundy) – zaznacza Nawrocki.
Źródła: PAP, Centrum Badań Kosmicznych PAN.