La précision devient de plus en plus importante dans les technologies modernes et nulle que la précision dans le temps. De l'Internet à la navigation par satellite, une synchronicité précise et précise est vitale à l'ère moderne.

En fait, bon nombre des technologies que nous accordons pour acquis dans le monde d'aujourd'hui ne seraient pas possibles si ce n'était pour les machines les plus précises inventées. Horloge atomique.

Les horloges atomiques ne sont que des appareils de chronométrage comme les autres horloges ou montres. Mais ce qui les distingue, c'est la précision qu'ils peuvent atteindre. Comme un exemple brut, votre horloge mécanique standard, comme une tour d'horloge du centre-ville, dérivera jusqu'à une seconde par jour. Les horloges électroniques telles que les montres numériques ou les radios d'horlogerie sont plus précises. Ces types d'horloge dérivent une seconde en environ une semaine.

Cependant, lorsque vous comparez la précision d'une horloge atomique dans laquelle une seconde ne sera pas perdue ou acquise dans les années 100,000 ou plus, la précision de ces appareils est incomparable.

Les horloges atomiques peuvent atteindre cette précision par les oscillateurs qu'ils utilisent. Presque tous les types d'horloge ont un oscillateur. En général, un oscillateur n'est qu'un circuit qui coïncide régulièrement.

Les horloges mécaniques utilisent des pendules et des ressorts pour assurer une oscillation régulière tandis que les horloges électroniques ont un cristal (généralement quartz) qui, lorsqu'un courant électrique est traversé, fournit un rythme précis.

Les horloges atomiques utilisent l'oscillation des atomes au cours des différents états de l'énergie. Souvent, le césium 133 (et parfois le rubidium) est utilisé car son oscillation de transition hyperfine est supérieure à 9 milliard fois par seconde (9,192,631,770) et cela ne change jamais. En fait, le Système international d'unités (SI) considère maintenant officiellement une seconde dans le temps comme 9,192,631,770 cycles de rayonnement de l'atome de césium.

Les horloges atomiques constituent la base du calendrier mondial global - UTC (temps universel coordonné). Et les réseaux informatiques partout dans le monde restent synchronisés en utilisant des signaux temporels diffusés par des horloges atomiques et repris sur NTP serveurs de temps (Network Time Server).

A continué…

Cependant, il existe certaines occasions où un serveur temporel peut perdre la connexion avec l'horloge atomique et ne pas recevoir le code temporel pendant une période prolongée. Parfois, cela peut être dû aux temps d'arrêt par les contrôleurs de l'horloge atomique pour la maintenance ou que les interférences proches bloquent la transmission.

Évidemment, plus le signal est long, plus la dérive potentielle peut se produire sur le réseau que l'oscillateur à cristaux Serveur NTP C'est la seule chose qui garde le temps. Pour la plupart des applications, cela ne devrait jamais être un problème car la période de temps d'arrêt la plus prolongée n'est normalement pas plus de trois ou quatre heures et le serveur NTP n'aurait pas dérivé beaucoup en ce moment et l'apparition de ce temps d'arrêt est assez rare (peut-être une fois Ou deux fois par an).

Cependant, pour certaines applications haut de gamme ultra précis, les oscillateurs à cristaux de rubidium commencent à être utilisés car ils ne dérivent pas autant que le quartz. Rubidium (souvent utilisé dans horloges atomiques Eux-mêmes au lieu du césium) est beaucoup plus précis qu'un oscillateur que le quartz et fournit une meilleure précision pour quand il n'y a pas de signal à un Serveur de temps NTP Permettant au réseau de maintenir un temps plus précis.

Le rubidium lui-même est un métal alcalin, similaire aux propriétés du potassium. Il est très peu radioactif bien qu'il ne présente aucun risque pour la santé humaine (et est souvent utilisé dans l'imagerie médicale en l'injectant dans un patient). Il a une demi-vie de 49 milliards d'années (le temps qu'il faut pour décrocher de moitié - en comparaison, certains des matériaux radioactifs les plus mortels ont une demi-vie de moins d'une seconde).

Le seul danger réel posé par le rubidium est qu'il réagit plutôt violemment à l'eau et peut causer le feu

Les oscillateurs ont été essentiels dans le développement des horloges et de la chronologie. Les oscillateurs ne sont que des circuits électroniques qui produisent un signal électronique répétitif. Souvent, des cristaux tels que le quartz sont utilisés pour stabiliser la fréquence de l'oscillation,

Les oscillateurs sont la technologie principale derrière les horloges électroniques. Les montres numériques et l'horloge analogique alimentée par batterie sont toutes commandées par un circuit oscillant contenant habituellement un cristal de quartz.

Et tandis que les horloges électroniques sont beaucoup plus précises qu'une horloge mécanique, un oscillateur à quartz continuera à dériver d'une seconde ou deux chaque semaine.

Les horloges atomiques Bien sûr, sont beaucoup plus précis. Cependant, ils utilisent toujours des oscillateurs, le plus souvent du césium ou du rubidium, mais ils le font dans un état hyper-état souvent congelés dans de l'azote liquide ou de l'hélium. Ces horloges par rapport aux horloges électroniques ne dériveront pas d'une seconde en même million d'années (et avec les horloges atomiques plus modernes 100 millions d'années).

Pour utiliser cette précision chronologique, un serveur de temps de réseau qui utilise NTP (Network Time Protocol) peut être utilisé pour synchroniser les réseaux informatiques complets. Serveurs NTP Utilisez un signal horaire à partir de la radio GPS ou de la radio longue durée qui vient directement d'une horloge atomique (dans le cas du GPS, le temps est généré dans une horloge à bord du satellite GPS).

Serveurs NTP Vérifiez continuellement cette source de temps et ajustez les périphériques sur un réseau pour correspondre à cette heure. Entre les sondages (réception de la source de temps), un oscillateur standard est utilisé par le serveur de temps pour garder le temps. Normalement, ces oscillateurs sont en quartz, mais parce que le serveur de temps est en communication régulière avec l'horloge atomique dire à chaque minute ou deux, alors la dérive normale d'un oscillateur à quartz n'est pas un problème car quelques minutes entre les sondages n'entraîneraient aucune dérive mesurable.

A suivre ...