Primul ceas de mînă Atomic din lume va ține pasul pe călătoria dvs. pe Marte

John Patterson este un ceasornic umil în Kauai, Hawaii, care, în ultimii cinci ani, a făcut liniște primul ceas atomic la nivel de consumator din lume. Să treacă o mie de ani și acest ceas va pierde doar o secundă în exactitate. Ia-o adânc sub apă, în interiorul unui infern: Timpul continuă să ticăie. Sau, dacă vă simțiți aventuros, duceți-i în spațiu. Luați-o pe Marte.

Va păstra timpul.

Patterson are un doctorat în neuroștiință, dar și-a turnat propriile puteri în ceasornicărie. Își conduce compania, Bathys Hawaii, din casa lui pe Insula grădinii. "Filozofia a fost întotdeauna că nu a fost doar un tip bogat care merita să aibă un ceas frumos", spune el Invers. Bathys provine din cuvântul grecesc " bathus, "Care înseamnă" profund "- literal și figurativ. În timp ce ceasurile sale vor rămâne adevărate la mari adâncimi, ceasul său atomic va rămâne adevărat și la înălțimi mari. Marte înălțime.

Un grant de 200 milioane de dolari, acordat de Departamentul de cercetare avansată pentru cercetare, a condus la crearea micului cip atomic în interiorul Bathys Hawaii Cesium 133, explică Patterson. Dar odată ce a descoperit că jetoanele erau disponibile pentru cumpărare, el a luat un "vechi ceas OMEGA" pe care l-a așezat într-un sertar, la vândut pe eBay, a cumpărat un cip atomic și - cu ajutorul unuia sau a doi alți hawaiieni - trebuie să muncesc.

Știa că a trebuit să folosească chips-urile atomice pentru cel mai bun apel: ceasuri. Cel de-al doilea nivel internațional, după toate, este definit de cesiu: Frecvența radiațiilor este de 9192.631.770 Hz, pe care oamenii de știință din anii 1950 le-au legat până la ephemeris. În timp ce alte ceasuri cad victimă efectelor relativiste la viteze mari, ceasurile de cesiu nu. Frecventa ramane aceeasi, deci timpul ramane exact. Deci, Patterson, chip-in-hand, a trebuit să lucreze. În curând, avea un ceas de mână care funcționa, incredibil de precis; el a luat prototipul la Kickstarter în 2014. În doar câteva zile, aproape că și-a dublat obiectivul de strângere de fonduri.

Invers a vorbit cu Patterson despre tehnologia din spatele ceasului Cesium 133, despre călătoriile în spațiu și despre cât de curând vom avea toate ceasurile atomice. (Sugestie: în curând, dar ele nu pot fi ceasuri în sine.)

Cum funcționează Cesium 133?

E destul de complexă. Nu numai că a trebuit să proiectăm ceasul folosind acest cip, o baterie reîncărcabilă și așa mai departe, dar trebuie să proiectăm un lucru de tip exterior de la stația de bază care funcționează pentru încărcarea ceasului. Dar, în principal, funcționează pentru a seta ceasul cât mai exact posibil. Aceste ceasuri pot fi setate în mai puțin de 100 de nanosecunde - adică o sută miliardime de secundă - la ora exactă, standard internațională pentru glob. Odată ce sunt setați, sunt corecți la o secundă, într-o mie de ani. Ceasul care se află pe telefon sau pe computer - cel mai mult, este exact la aproximativ 200 de milisecunde. Aceasta este eroarea pe care o dezvoltă acest ceas în 200 de ani.

GPS-ul este terminat! Acest lucru duce la un impuls de timp precis pentru a seta Cesiul 133 în 20 de miliarde de secundă.

O fotografie postată de Bathys Hawaii (@bathys_hawaii) pe

A trebuit să copiem același lucru pe care îl are armata atunci când doresc să-și fixeze unul dintre ceasurile atomice. Chiar și receptoarele GPS sunt oprite cu câteva sute de milisecunde: Calculatorul își petrece tot timpul procesarea datelor despre locație, și nu timpul. Așa că a trebuit să facem propria noastră unitate GPS care să se concentreze, în esență, doar pe trecerea de la datele de timp fără întârziere. Doar o suge din spațiu și o trimite direct la ceas, fără întârziere.

Din ce am înțeles, ceasurile de ceas sunt atractive nu doar datorită acurateței lor, ci și datorită faptului că își păstrează precizia în multe condiții.

Da. Temperatura este un lucru important în timp. Deci, puteți merge până la aproximativ 150 de grade Celsius sau până la aproximativ minus 20 de grade Celsius, și rămâne exact.

Odată ce ați setat exact acest ceas, dacă îl conectați la accelerometru, busola și unitățile inerțiale interne ale telefonului - care înregistrează practic înclinație, accelerație și toate acele lucruri - poate funcționa ca propriul GPS, fără a trebuie să fie în contact cu GPS-ul. Acesta poate urmări cu precizie poziția dvs. până la 10 centimetri pe zi, timp de luni.

Există atât de multe tehnologii posibile care ar putea crește din asta. Dacă sunteți un pompier în New York City și trebuie să vă grăbiți într-un zgârie-nori arzător, veți pierde GPS-ul, astfel încât să nu puteți comunica poziția dvs. altor pompieri. Dar dacă toți ar fi sincronizat acest ceas, ar putea vorbi doar despre frecvențele radio regulate și le-ar putea spune unde sunt. Nu contează dacă sunt într-o peșteră, într-o clădire arzătoare sau sub apă: oriunde nu poți obține GPS-ul, poți să-ți iei locația.

Sau spațiu.

Sau spațiu. Sau într-un tunel cu autoturismul tău.

Ar putea ca acest ceas să fie ceva ce oamenii ar vrea să meargă la Marte pentru a-și păstra timpul?

În primul rând, o mică notă: am fost de fapt pe lista restrânsă pentru a fi într-unul din habitatele Marte. Cel pe aici în Hawaii. Am ajuns la selecția finală. Ei au ales șase și am fost în 30 de ani. Cred că eram prea bătrân și mă bucur că nu am reușit să o fac. Tocmai au ieșit a doua zi, iar acum sunt ca "Sunt atât de bucuroasă că nu sunt eu". Tipul săruta soția lui pentru prima dată într-un an - sunt ca "Iad nu".

Un ceas regulat ar lucra în spațiu într-o oarecare măsură. Un ceas cu cuarț va păstra timpul în spațiu - nu înseamnă că nu va funcționa deloc. Dar există efecte relativiste ale mișcării rapide.

Dacă GPS-ul dvs. nu ține cont de timpul de călătorie către satelit, în loc să vă găsească în decurs de șase sau șapte metri ca și telefonul pe care îl face telefonul dvs., acesta se stinge la 35 kilometri. Atât de important este ca efectul relativist să fie luat în considerare. Viteza luminii și viteza satelitului sunt atât de rapide încât modifică ușor timpul.

Este foarte ușor să explici cum funcționează cesiul. Practic, modul de a gândi este că cesiul este aproape ca o oglindă. Dacă îl faci să vibreze la frecvența exactă a celor 9 miliarde de cicluri pe secundă, acționează ca o oglindă. Indiferent de energia pe care o trageți în ea, vă împușcă. La orice altă frecvență, este ca o bucată de catifea neagră: absoarbe energia. Chiar când ajunge la acea frecvență exactă și o bombardați cu cuptorul cu microunde, deodată toate microundele încep să revină. Și asta înseamnă că l-ai bătut.

Aceasta este o caracteristică fizică a cesiului. Nu are nimic de-a face cu nimic radioactiv. Cesiul este ca mercurul, aproape - este lichid. Când îl încălziți, se transformă într-un gaz. În interiorul celulei mici, există un mic încălzitor care încălzește gazul, o bombardează cu unde radio și caută această reflecție. Standardul internațional real pentru o secundă este numărul de vibrații.

Asta nu se schimbă niciodată: Du-te în spațiu, este același lucru. Te apropii de viteza luminii - nu se schimbă. Dacă ați luat un ceas cu cuarț sau un ceas mecanic și ați început să o luați la viteze super-rapide, aceasta ar cauza schimbarea lucrurilor și nu ar mai fi exactă.

Vor urma aceste cipuri în curând în alte tehnologii?

Cred că veți vedea această tehnologie în telefoanele dvs. smartphone și în autoturismele dvs. în aproximativ cinci ani. Probabil va fi mai mult ca GPS-ul care apare în telefon. Deodată veți vedea această tehnologie miniaturizată până la punctul în care se potrivește într-un telefon. Chiar acum, cipul este de dimensiunea unei cutii de mâncare dintr-un restaurant fantezist. E destul de mare și nu poate fi făcută mult mai mică din cauza materialelor de ambalare a fizicii care trebuie să se potrivească acolo. Dar dacă ar putea miniaturiza încă un nivel, atunci ar apărea pretutindeni. Tehnologia nu este scumpă - s-ar putea face cu siguranță. Asa ca as spune cinci sau sase ani, dar nu ma astept ca elvetia sa fie singura. Mă aștept mai multe, ca Samsung, Apple sau Google, ca să fie una.

Acest interviu a fost editat pentru claritate și claritate.