Atomikello

Atomikello on kello, joka käyttää atomien resonanssitaajuuksia ajan mittaamiseen. Ne ovat kaikkein tarkimpia kelloja. Maailman tarkin atomikello edistää tai jätättää sekunnin vain kerran 300 miljoonassa vuodessa. Ensimmäiset atomikellot olivat masereihin kytkettyjä laitteita. Nykyiset atomikellot perustuvat modernimpaan fysiikkaan kuten kylmiin atomeihin ja atomiryppäisiin. Atomikellojen aikavirhe on noin sekunnin miljardisosa vuorokaudessa. Atomikellot eivät ole radioaktiivisia.

Cesiumatomikello altistaa cesiumatomit mikroaalloille, kunnes ne resonoivat resonanssitaajuudellaan, ja sitten se laskee vastaavat värähtelyt kellojaksoina.

Atomikelloihin voivat vaikuttaa ympäristötekijät, ja yksinkertaisimpien kellojen käyttämät menetelmät ovat hyvin riippuvaisia ympäristöstä. Parhaat kellot ovat metrologisia primäärinormaaleja, joita on kaikkiaan alle kaksikymmentä koko maailmassa ja joihin vaikuttavat ainoastaan lämpösäteily ja magneettikentät. Suhteellinen epävarmuus on pienin eli sekunti sadassa miljoonassa vuodessa radiotaajuuksisissa cesiumkelloissa. 

Kelloihin – kuten itse ajan kulumiseen – vaikuttavat suhteellisuusteorian mukaisesti kellon nopeus ja painovoima. Kellojen vertailun mahdollistamiseksi sekunti määritellään keskimerenpinnan tasossa.  Suhteellisuusteorian mukaiset korjaukset on otettava huomioon GPS-satelliittien atomikellojen toiminnassa.

Suomen virallista aikaa ylläpidetään kolmella atomikellolla Otaniemessä sijaitsevassa VTT:n kansallisessa metrologialaitoksessa. VTT:n aikalaboratorion kellot ovat mikroaaltoalueella toimivia vetymaserkelloja. Uusin niistä on sveitsiläinen, kaksi vanhempaa venäläisiä. Ne heittävät laskennallisesta maailmanajasta tyypillisesti 10–20 nanosekuntia kuukaudessa. Näiden kellojen avulla Suomi osallistuu maailmanajan ylläpitämiseen, samoin kuin noin 80–90 muuta metrologian laboratoriota eri puolilta maailmaa. VTT MIKES kehittää uuden sukupolven optista atomikelloa, jolla tavoitellaan 18 desimaalin tarkkuutta. Sillä tarkkuudella toimivia optisia atomikelloja on maailmassa  kymmenkunta.

Katso myös 
 UTC

Lähteet

Aiheesta muualla 

 Suomen virallinen aika.

Ajanlasku
Kellotekniikka
Seulonnan keskeiset artikkelit