atomur

Fra en klystronoscillator (se klystron) med en frekvens som ligger i nærheten av en egenfrekvens til det atom eller molekyl man vil bruke til målingene, sendes bølgene gjennom stoffet og fanges opp av en detektor. Varieres nå oscillatorfrekvensen, viser det seg at signalet som oppfanges av detektoren, forandres sterkt ved resonans, det vil si når oscillatorfrekvensen og atomenes egenfrekvens er den samme. Ved elektroniske midler kan man sørge for at oscillatoren arbeider med en frekvens som hele tiden er meget nær egenfrekvensen til atomene. Samtidig kan man nytte oscillatoren til å drive et «urverk» som arbeider i takt med oscillatoren.

Det er nå utviklet mange typer atomur, og i 1964 ble cesiumklokken valgt som internasjonal standard for tids- og frekvensmåling. Denne utnytter en magnetisk resonans i cesiumatomer. Frekvensen er cirka 9192,631 770 MHz, og langtidsvariasjonene er mindre enn 3 deler per 10¹². Dette svarer til en feil i tidsmålinger på 1 sekund i løpet av 10 000 år. Enda større stabilitet kan oppnås ved å bruke hydrogenatomer, som på grunn av sin enkle struktur gir meget skarpe resonansfrekvenser. I grunntilstanden for hydrogenatomet kan elektronets og protonets magnetiske akser være parallelle eller antiparallelle. Tilstanden med parallelle akser har litt høyere energi. Overganger mellom disse to tilstandene gir en resonansfrekvens på cirka 1420,4 MHz (cirka 21 cm bølgelengde), og har en stabilitet bedre enn én del per 10¹³.

Fra 1985 er også definisjonen av enheten for lengde knyttet til frekvensen for cesiumresonansen, idet lyshastigheten i det tomme rom er definert lik 299 792 458 m/s. På denne måten er enhetene for måling av tid og lengde knyttet til samme fysiske fenomen, og til en standard som er svært stabil.

• Ur
• Oscillator
• Magnetisk resonans