Zegary atomowe potwierdziły przewidywania Einsteina, który ponad 100 lat temu odkrył, że upływ czasu zależy też od grawitacji. Im bliżej Ziemi, tym siła ciążenia jest większa i czas płynie wolniej (a np. w pobliżu czarnej dziury, gdzie grawitacja osiąga ekstremalną wartość, czas w ogóle może się zatrzymać). Teoria względności Alberta Einsteina przewiduje, że grawitacja zmienia bieg czasu. W pobliżu Ziemi zegary tykają wolniej niż na orbicie. Zegar atomowy zbudowany przez amerykańskich fizyków jest tak diabelnie precyzyjny, że rejestruje odmienny upływ czasu w miejscach oddalonych o milimetr.
Dla satelitów GPS, które krążą 20 tys. km nad Ziemią w warunkach nieco słabszej grawitacji, czas płynie więc szybciej niż na powierzchni Ziemi. Wskutek tego efektu zegary satelitów spieszą się o 45 mikrosekund na dobę. To nie wydaje się dużo, ale gdyby tego efektu nie mierzono i korygowano za pomocą zegarów atomowych w systemach GPS, nawigacja satelitarna podawałaby położenie z błędem kilometrów.
Działanie każdego zegara opiera się na pewnym zjawisku okresowym, które regularnie wybija rytm, odmierzając kolejne odcinki czasu. Dla zegarów słonecznych jest to codzienny ruch Słońca, dla mechanicznych – oscylacje wahadła albo balansu, dla kwarcowych – drgania kawałka kryształu kwarcu.
Zegary atomowe mierzą czas w rytm drgań promieniowania pochłanianego i wysyłanego przez atomy. Sekunda została więc zdefiniowana jako czas, w jakim upływa 9 192 631 770 cykli drgań promieniowania cezu-133. Ale w ostatnich latach naukowcy konstruują jeszcze bardziej dokładne zegary zawierające takie atomy jak stront czy iterb, które pochłaniają i wysyłają promieniowanie widzialne zamiast mikrofal. Światło widzialne ma 100 tys. razy wyższą częstotliwość, czyli dużo szybciej „drga", i dlatego może dokładniej odmierzać czas. Podobnie jak można precyzyjniej zmierzyć odległość za pomocą linijki z „gęstszą" podziałką milimetrową niż centymetrową.
Stan "drgających" atomów jest przy tym precyzyjnie kontrolowany. Ustawia się je w węzłach sieci optycznych uzyskanych przez krzyżujące się wiązki laserów. Przecinające się strumienie światła laserowego tworzą naprzemienny wzór "dolin" i "szczytów", w których natężenie światła jest odpowiednio mniejsze i większe.
wyborcza.p(*).pl-K.C-B.4-L.1.maly:undefined