Tarkkaa atomikelloaikaa – tulevaisuudessa optisista kelloista

Suomen virallista aikaa mitataan Otaniemessä vetyatomien värähtelystä. Ammattilaisille suunnatun signaalin lisäksi kuka tahansa voi synkronoida kännykkänsä tai tietokoneensa maksutta MIKESin  NTP-nettipalvelusta. Suomessa kehitetään myös tulevaisuuden tarkempaa optista kelloa.

Ajan mittaaminen on tarkkaa työtä, jossa on pysyttävä myös samassa tahdissa maan liikkeiden kanssa. VTT:n Mittatekniikan keskus MIKES, jonka atomikellot mittaavat vetyatomien värähtelyä mikroaaltojen avulla ja sekunnin miljardisosien tarkkuudella.

’’Vastaavia aikalaboratorioita on ympäri maailmaa. Kansainvälinen paino- ja mittatoimisto Pariisissa vertailee atomikellojen aikaa kuukausittain ja korjaa maailmanaikaa tarvittaessa’’, kertoo MIKESin erikoistutkija Anders Wallin.

Maksuttoman atomikelloajan lisäksi MIKES tarjoaa yrityksille valokuituyhteyden kautta suoran väylän atomikellomme tarkkaan aikaan. Tarkkaa aikaa tarvitaan IT-järjestelmien lisäksi esimerkiksi matkapuhelinverkoissa ja paikannuksessa.

Ajan tarkka mittaaminen on tärkeää esimerkiksi siksi, että SI-järjestelmämme muut mittayksiköt nojaavat aikaan. Ajan mittaaminen heijastuu siis esimerkiksi pituuden, painon tai lämpötilan mittaamiseen.

Esimerkiksi monet uudet teknologiat 5G-kännykkäverkoista satelliittipaikannukseen perustuvat tarkkaan aikaan: jo nanosekunnin virhe yhtäällä voi aiheuttaa merkittävän poikkeaman toisaalla.  Myös moni kaupallinen tai julkinen palvelu pörssikaupasta virallisten dokumenttien toimittamiseen edellyttää oikeaa ajoitusta.

VTT MIKES:n kehittämäm optisen kellon Ioni loistaa sinisenä, laserjäähdytyksen vaikutuksesta, keskellä kartiomaista loukkua.

Teknologian kehitys tarkentaa edelleen ajan mittaamista. Yksi esimerkki tästä ovat optiset kellot, jotka perustuvat mikroaaltojen sijaan valoon. Myös VTT MIKES kehittää yksittäiseen loukussa vangittuun 88Sr+ ioniin perustuvaa optista kelloa.

’’Valon avulla atomien värähtelyä voitaisiin mitata jopa 100 kertaa nykyistä tarkemmin. Optisista kelloista ei kuitenkaan vielä ole saavutettu kansainvälistä yhteisymmärrystä vaan tähän voi mennä vielä 5-15 vuotta’’, Wallin arvelee.

Lisää: MIKES (LINKKI), maksuton NTP-aikapalvelu (LINKKI) ja aiemmat atomikelloihin liittyviin uutisiin (LINKKI) Uusiteknologia.fi:ssä.

Kuvituskuva: Shutterstock