Pasaules pirmais atomu pulkstenis saglabās laiku jūsu ceļojumā uz Marsu

Džons Pattersons ir pazemīgs pulksteņu vadītājs Kauai, Havaju salās, kurš pēdējos piecus gadus ir klusi padarījis pasaules pirmo patērētāju līmeņa atomu pulksteni. Ļaujiet tūkstošiem gadu iet un šis pulkstenis zaudēs otru precizitāti. Ņemiet to dziļi zem ūdens, iekšpuses iekšpusē: laiks saglabājas. Vai, ja jūtat piedzīvojumu, nogādājiet to kosmosā. Ņem to uz Marsu.

Tas saglabās laiku.

Pattersonam ir doktora grāds. neirozinātnēs, bet viņš savām smadzenēm ielej pulksteņrūpniecībā. Viņš vada savu uzņēmumu, Bathys Hawaii, no savas mājas dārza salā. „Filozofija vienmēr bija tāda, ka tas nav tikai bagāts puisis, kurš pelnījis, lai būtu jauks pulkstenis,” viņš stāsta Apgrieztā. Vannas nāk no grieķu valodas vārda “ bathus, ”Kas nozīmē“ dziļi ”- burtiski un skaitliski. Kamēr viņa pulksteņi paliks patiesi lielā dziļumā, viņa atomu pulkstenis paliks uzticīgs arī lielos augstumos. Marsa augstums.

200 miljonu ASV dolāru aizsardzības uzlaboto pētījumu projektu aģentūra piešķīra nelielu atomu mikroshēmu izveidi Bathys Hawaii Cesium 133 iekšpusē, Patterson skaidro. Bet, tiklīdz viņš atklāja, ka mikroshēmas bija pieejamas iegādei, viņš satvēra “veco OMEGA pulksteni”, ko viņš bija ievietojis atvilktnē, pārdeva to eBay, nopirka atomu mikroshēmu, un - ar viena vai divu Havaju salu palīdzību - strādāju.

Viņš zināja, ka viņam ir jāizmanto atomu mikroshēmas viņu patiesākajiem aicinājumiem: pulksteņiem. Galu galā starptautisko otro nosaka cēzijs: tās radiācijas frekvence ir 9,192,631,770 Hz, ko zinātnieki 1950-tajos gados saista ar efemera laiku. Savukārt citi pulksteņi kļūst par relativistiskas ietekmes upuriem lielā ātrumā, bet cēzija pulksteņi nav. Frekvence paliek nemainīga, un laiks paliek precīzs. Tātad Pattersons, čipu rokā, strādāja. Drīz viņam bija funkcionējošs, neticami precīzs rokas pulkstenis; 2014. gadā viņš paņēma prototipu Kickstarterā. Pēc dažām dienām viņš gandrīz dubultoja savu līdzekļu piesaistes mērķi.

Apgrieztā runāja ar Pattersonu par tehnoloģiju Cesium 133, par kosmosa braucieniem un par to, cik drīz mēs visi esam atomi pulksteņi. (Padoms: drīz. Taču tie var nebūt pulksteņi).

Kā darbojas Cesium 133?

Tas ir diezgan sarežģīts. Mums ne tikai bija jāizstrādā pulkstenis, izmantojot šo mikroshēmu, uzlādējamu akumulatoru, bet arī mums bija jāizstrādā ārēja bāzes stacijas tips, kas darbojas, lai uzlādētu pulksteni. Bet, galvenokārt, tā darbojas, lai pulksteni iestatītu pēc iespējas precīzāk. Šos pulksteņus var iestatīt mazāk nekā 100 nanosekundēs - tas ir simts miljards sekundes - līdz precīzam, starptautiskam standarta laikam pasaulē. Kad tie ir iestatīti, tie tūkstoš gados ir precīzi viens sekunde. Pulkstenis, kas atrodas tālrunī vai datorā, ir tikai aptuveni 200 milisekundes. Tā ir kļūda, ko šis pulkstenis attīstās 200 gadu laikā.

GPS ir paveikts! Tas izraisa precīzu laika impulsu, lai iestatītu Cesium 133 20 miljardu daļu sekundes.

Foto ievietojis Bathys Hawaii (@bathys_hawaii)

Mums vajadzēja kopēt to pašu, ko militārs dara, kad viņi vēlas noteikt vienu no saviem pulksteņiem. Pat GPS uztvērēji ir izslēgti ar vairākiem simtiem milisekundēm: dators visu laiku pavada apstrādes datus, nevis laiku. Tāpēc mums bija jāizveido sava GPS vienība, kas būtībā koncentrējas tikai uz laika datu pārsūtīšanu bez kavēšanās. Tas tikai sūkā to no telpas un bez kavēšanās nosūta to uz pulksteni.

No tā, ko es saprotu, cēzija pulksteņi ir pievilcīgi ne tikai tāpēc, ka to precizitāte, bet arī tāpēc, ka viņiem ir daudz precizitātes.

Jā. Temperatūra ir liela lieta laika kontrolē. Tātad, jūs varat doties līdz aptuveni 150 grādiem pēc Celsija vai apmēram līdz 20 grādiem pēc Celsija, un tas paliek precīzs.

Kad esat iestatījis šo pulksteni precīzi, ja jūs pieslēdzaties akselerometram un kompassam un iekšējām inerciālajām vienībām tālrunī, kas būtībā ieraksta slīpumu, paātrinājumu un visu šo stuff, tas var darboties kā savs GPS, bez jābūt saskarē ar GPS. Tā var precīzi izsekot jūsu atrašanās vietu līdz 10 centimetriem dienām, mēnešiem.

Ir tik daudz iespējamo tehnoloģiju, kas no tā varētu izaugt. Ja esat ugunsdzēsējs Ņujorkā un jums jāsteidzas dedzinošā debesskrāpī, jūs zaudēsiet savu GPS, tāpēc jūs nespēsit paziņot savu atrašanās vietu citiem ugunsdzēsējiem. Bet, ja visi būtu skatījuši šo pulksteni, tas varētu vienkārši runāt par parastajām radiofrekvencēm, un tas varētu viņiem pateikt, kur viņi bija. Tas nav svarīgi, vai viņi atrodas alā, degošā ēkā vai zem ūdens: jebkurā vietā, kur nevarat saņemt GPS, varat iegūt savu atrašanās vietu.

Vai vieta.

Vai vieta. Vai tunelī ar savu pašgājēju automašīnu.

Vai šis pulkstenis varētu būt tas, ko cilvēki, kuri vēlējās doties uz Marsu, varētu izmantot, lai saglabātu laiku?

Pirmkārt, neliela piezīme: es tiešām biju sarakstā, kas bija vienā no Marsa biotopiem. Viens šeit, Havaju salās. Es nokļuvu līdz galīgajai izvēlei. Viņi izvēlējās sešus, un es biju galīgajā 30. Es domāju, ka es biju pārāk vecs, un es priecājos, ka es nebiju to darījis. Viņi tikko iznāca otro dienu, un tagad man patīk, “es esmu tik priecīgs, ka ne es.” Puisis noskūpstīja savu sievu pirmo reizi gadā - man patīk, “Elle nē”.

Regulārs pulkstenis zināmā mērā darbosies kosmosā. Kvarca pulkstenis saglabās laiku kosmosā - tas nav tāpat kā tas vispār nedarbojas. Bet ir ātras kustības relatīvas sekas.

Ja jūsu GPS neskaitās pavadīšanas laiks uz satelītu, tā vietā, lai jūs varētu atrasties sešās vai septiņās pēdās, piemēram, tālrunī, tas notiek 35 kilometru attālumā. Tas ir svarīgi, lai tiktu ņemts vērā relatīvais efekts. Gaismas ātrums un satelīta ātrums ir tik strauji, ka tas nedaudz maina laiku.

Tas ir patiešām viegli izskaidrot, kā darbojas cēzijs. Būtībā veids, kā domāt par to, ir tas, ka cēzijs ir gandrīz kā spogulis. Ja jūs to vibrējat ar precīzu deviņu miljardu ciklu biežumu sekundē, tas darbojas kā spogulis. Neatkarīgi no tā, kādu enerģiju jūs atvašu pie tā, jūs atvašu atpakaļ. Jebkurā citā frekvencē tas ir kā melnais samta gabals: tā absorbē enerģiju. Tieši tad, kad tā sasniedz šo precīzo frekvenci, un jūs bombardējat to ar savu mikroviļņu krāsni, pēkšņi visi mikroviļņi sāk atlekšanu. Un tas nozīmē, ka jūs to ierīkojāt.

Tā ir cēzija fiziska īpašība. Tam nav nekāda sakara ar radioaktīvu. Cēzijs ir kā dzīvsudrabs, gandrīz tas ir šķidrums. Kad jūs to uzsildāt, tas kļūst par gāzi. Mazās šūnas iekšpusē ir neliels sildītājs, kas uzsilda gāzi, bombardē to ar radio viļņiem un meklē šo pārdomas. Faktiskais starptautiskais standarts vienu sekundi ir šāds vibrāciju skaits.

Tas nekad nemainās: Jūs dodaties uz kosmosu, tas pats. Jūs tuvojaties gaismas ātrumam - nemainās. Savukārt, ja jūs lietojāt kvarca pulksteni vai mehānisku pulksteni, un sākāt to paātrinātā ātrumā, tas radītu pārmaiņas, un tas vairs nebūtu precīzs.

Vai šīs mikroshēmas drīz nonāks citās tehnoloģijās?

Es domāju, ka šī tehnoloģija būs redzama jūsu viedtālruņos un jūsu pašpiedziņas automašīnās aptuveni piecu gadu laikā. Iespējams, ka tas būs vairāk kā tālrunī parādītais GPS. Pēkšņi jūs redzēsiet, ka šī tehnoloģija ir miniaturizēta līdz vietai, kur tā var ietilpt tālrunī. Tieši tagad mikroshēma ir izlase, kas ir no iedomātā restorāna. Tas ir diezgan liels, un to nevar padarīt daudz mazāku, jo tajā ir jāiekļaujas fizikas iepakojuma materiāliem. Bet, ja viņi vēl varētu to miniaturizēt vēl vienu līmeni, tad tas parādās visur. Šī tehnoloģija nav dārga - to noteikti varētu izdarīt. Tāpēc es teiktu piecus vai sešus gadus, bet es patiešām neparedzu, ka Šveice būs tā. Es sagaidu vairāk, piemēram, Samsung vai Apple, vai Google.

Šī intervija tika rediģēta, lai iegūtu skaidrību un skaidrību.