Kapesní atomové hodiny

Když se řekne "atomové hodiny", možná si intuitivně představíte něco velmi malého. Ale donedávna to bylo přesně naopak, atomové hodiny byly mohutný přístroj. Firma Symmetricom ve spolupráci s americkou národní laboratoří Sandia teď ale vyvinula velice přesné atomové hodiny, které se vejdou do kapsy. Jsou dokonce 100x menší než jejich komerční předchůdci.

Podle atomových hodin se řídí vysílání časového signálu, podle kterého se řídí některé typy hodinek, zcela zásadní je přesný čas atomových hodin pro globální poziční a navigační systémy, navigace se bez atomových hodin neobejde. Atomové procesy probíhají stále stejně rychle, jejich délka a rytmus jsou dány neměnnými přírodními zákony. Tento rytmus je tak přesný, že čas založený na atomových hodinách lze odchýlit maximálně v řádu jedné sekundy za desítky či dokonce stovky milionů let. Tyto přístroje jsou ale poměrně velké, těžké a drahé, většinou vypadají prostě jako velká skříň a jsou umístěny ve vědeckých, státních nebo armádních institucích.

Laboratoře firmy Symmetricom a Sandia National Laboratories teď vyvinuly komerční atomové hodiny o velikosti krabičky od zápalek, nejsou delší než 4 cm. Jsou to nejmenší atomové hodiny, které se dostaly do volného prodeje. Hodiny se jmenují "The Chip Scale Atomic Clock" (CSAC) a brzy se budou prodávat za cenu 1500 dolarů.

Jádrem atomových hodin je laserový rezonátor s dutinkou, která obsahuje atomy cesia. Tento laser je velký jako zrnko rýže a je dílem vědeckého týmu z Národního institutu pro technologii a standardizaci NIST (National Institute of Standards and Technology). V rezonátoru se generují velmi čisté světelné vlny.

Měření vlnové délky laseru VCSEL, hlavní součásti atomových hodin.|foto: Randy Motoya, Sandia National Laboratories

Celý název mikrolaseru zní "vertical-cavity surface-emitting laser“ (VCSEL) a jeho spotřeba je pouhých 115 miliwattů. To je 100x méně než ke svému běhu potřebovala analogická součástka atomových hodin předchozí generace, byla to lampa, obsahující páry atomů rubidia.

Tyto levné a malé atomové hodiny najdou uplatnění v oblastech, kde je třeba velmi přený čas a zároveň tam není signál GPS ani internet. Budou je tedy používat především výzkumníci v podzemí a pod mořskou hladinou.