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Le défi de la construction d’une horloge atomique plus précise

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Avant le milieu du 18e siècle, il était difficile d’être un marin – on ne pouvait pas partir pour une destination spécifique et avoir une chance réelle de trouver rapidement si le voyage nécessaire Voyage est-ouest.

À l’époque, les marins avaient pas de méthode fiable pour mesurer la longitude, les coordonnées qui mesurent jusqu’à quel point on est et l’ouest est de la date limite internationale. La clé de la longitude était un chronométrage précis, comme l’horloger anglais John Harrison savait, et horloges étaient tout simplement pas exacte encore.

Pour mesurer la distance, mesurer le temps

« Si vous voulez mesurer le bien distances, vous avez vraiment besoin d’une horloge précise », a déclaré Clayton Simien, un physicien financé par la NSF à l’Université d’Alabama-Birmingham. Sa recherche actuelle sur pointe horloges atomiques a été inspiré, alors qu’il était étudiant, par le livre de Dava Sobel  » Longitude: The True Story of a Genius Lone qui a résolu le problème scientifique le plus grand de son temps « (Walker & Co., 2001) .

Vers les années 1700, les marins avaient compris qu’ils pouvaient mesurer latitude en étudiant le soleil et son emplacement à différents moments de la journée, de sorte Voyage nord-sud était pas si problématique. Cependant, le lieu où la longitude est égale à zéro, connu sous le nom International Date Line, n’a pas de fondement dans la nature. Comme en témoignent plusieurs déménagements du premier méridien, situé à Greenwich, en Angleterre depuis 1884, sa mise en place est arbitraire. Après tout, qui est à-dire dont l’aube commence la prochaine rotation de la Terre ? [ horloge atomique est si précise ne pas perdre une seconde pour 15 milliards d’années ]

« Comment définissez-vous le temps est plus ou moins arbitraire en ce sens que dans le passé, nous avons défini une année en utilisant le temps qu’il faut pour faire tourner la terre autour du soleil », a déclaré Simien. « Donc, en gros, tout, le mouvement uniforme périodique peut être la base d’une horloge. Je l’habitude de plaisanter avec mes parents que je peux dire que le temps est le temps qu’il me faut pour monter et descendre cinq étages, tout en mangeant une sac de Doritos. Mais ce ne serait pas une bonne définition du temps. Certains jours, je pourrais être fatigué, donc je déplacer plus lentement. Vous ne voudriez pas au temps de base sur quelque chose qui peut varier beaucoup.  »

Marins compris que comme ils ont voyagé à l’est, le temps a progressé – le soleil se coucher plus tôt que prévu, par exemple. En fait, sur la base des paramètres actuels de l’heure, pour chaque 15 degrés de longitude une personne se déplace à l’est, l’heure locale va de l’avant une heure. Cela signifiait la longitude pourrait être grossièrement mesurée en comparant le temps de la journée à partir de deux endroits: l’emplacement d’un navire et de son port de départ. Mais, comme monter les escaliers tout en mangeant des chips, ces mesures nécessitent également des normes qui, pour ces marins signifiait la construction d’une horloge à partir de matériaux qui ne rouillent et ne pas gonfler ou se contracter avec la chaleur et le froid, en préservant une référence pour le temps « de retour la maison.  »

Harrison, que l’horloger anglais, mis en place une horloge de roues en bois – remplaçant le prieur state-of-the-art, un pendule, avec ce qu’on appelle un échappement sauterelle, qui, de son premier voyage en 1736 a permis d’identifier un cours divergence de 60 mile pour son navire. En conséquence, il a remporté le Prix Longitude pour la construction du premier chronomètre de marine compacte.

La quête pour améliorer chronométrage se poursuit aujourd’hui, que les scientifiques cherchent de nouveaux matériaux qui sont encore plus robuste et précise, les variables qui pourraient fausser l’élimination chronométrage précis.

Les horloges atomiques dans les satellites GPS fonctionnent avec des horloges au sol de sorte que les signaux de positionnement sont synchronisés autant que possible. Distorsions atmosphériques présentent des défis qui peuvent limiter la précision du signal au-delà de la portée de l’horloge atomique la plus précise. Ainsi, alors que l’US Air Force exploite les plus de 30 satellites GPS en orbite, plusieurs agences gouvernementales, y compris NSF, l’Institut national américain des normes et de la technologie, le ministère américain de la Défense, et de l’US Navy sont investis dans la recherche de l’horloge atomique et la technologie.

Mais la recherche d’aujourd’hui ne concerne pas seulement la construction d’un garde-temps plus précis. Il est sur la science fondamentale qui a d’autres ramifications.
Gibble in Lab

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Electronique

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