La precisione sta diventando sempre più importante nelle moderne tecnologie e non più della precisione nel mantenimento del tempo. Da Internet alla navigazione satellitare, la sincronicità precisa e accurata è vitale nell'età moderna.

In effetti molte delle tecnologie che diamo per scontate nel mondo di oggi, non sarebbero possibili se non fosse per le macchine più accurate inventate - il orologio atomico.

Gli orologi atomici sono solo dispositivi di indicazione del tempo come altri orologi o orologi. Ma ciò che li contraddistingue è l'accuratezza che possono ottenere. Come esempio grezzo il tuo orologio meccanico standard, come una torre dell'orologio del centro città, andrà alla deriva fino a un secondo al giorno. Orologi elettronici come orologi digitali o radiosveglia sono più accurati. Questi tipi di orologio si spostano di un secondo in circa una settimana.

Tuttavia, quando si confronta la precisione di un orologio atomico in cui un secondo non sarà perso o guadagnato negli anni 100,000 o più, l'accuratezza di questi dispositivi è incomparabile.

Gli orologi atomici possono raggiungere questa precisione dagli oscillatori che usano. Quasi tutti i tipi di orologio hanno un oscillatore. In generale, un oscillatore è solo un circuito che scandisce regolarmente.

Gli orologi meccanici usano pendoli e molle per fornire un'oscillazione regolare mentre gli orologi elettronici hanno un cristallo (solitamente al quarzo) che, quando viene attraversata una corrente elettrica, fornisce un ritmo preciso.

Gli orologi atomici usano l'oscillazione degli atomi durante diversi stati energetici. Spesso il cesio 133 (e talvolta il rubidio) viene usato come oscillazione transitoria iperfina su 9 miliardi di volte al secondo (9,192,631,770) e questo non cambia mai. In effetti, il Sistema internazionale di unità (SI) ora considera ufficialmente un secondo tempo come 9,192,631,770 cicli di radiazione dall'atomo di cesio.

Gli orologi atomici forniscono la base per la scala cronologica globale del mondo - UTC (Coordinated Universal Time). E le reti di computer in tutto il mondo rimangono sincronizzate utilizzando segnali orari trasmessi da orologi atomici e rilevati NTP time server (Network Time Server).

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Tuttavia, ci sono alcune occasioni in cui un time server può perdere la connessione con l'orologio atomico e non ricevere il codice temporale per un periodo prolungato di tempo. A volte ciò può dipendere dal tempo di inattività dei controller dell'orologio atomico per la manutenzione o dal fatto che le interferenze vicine stanno bloccando la trasmissione.

Ovviamente più lungo è il segnale è giù più potenziale deriva potrebbe verificarsi sulla rete come l'oscillatore di cristallo nel Server NTP è l'unica cosa che tiene il tempo. Per la maggior parte delle applicazioni questo non dovrebbe mai essere un problema in quanto il periodo più lungo di downtime non è normalmente più di tre o quattro ore e il server NTP non sarebbe andato alla deriva di molto in quel momento e il verificarsi di questo downtime è abbastanza raro (forse una volta o due volte all'anno).

Tuttavia, per alcune applicazioni di fascia alta estremamente precise, gli oscillatori a cristallo di rubidio stanno iniziando a essere utilizzati in quanto non si spostano tanto quanto il quarzo. Rubidio (spesso usato in orologi atomici loro stessi invece del cesio) è molto più preciso di un oscillatore rispetto al quarzo e fornisce una migliore precisione per quando non c'è segnale a a NTP time server consentendo alla rete di mantenere un tempo più preciso.

Il rubidio stesso è un metallo alcalino, simile nelle proprietà del potassio. È leggermente radioattivo, sebbene non costituisca un rischio per la salute umana (ed è spesso usato nell'imaging medico iniettandolo in un paziente). Ha un'emivita di 49 miliardi di anni (il tempo necessario per decadere della metà - in confronto alcuni dei materiali radioattivi più letali hanno un'emivita di meno di un secondo).

L'unico vero pericolo rappresentato dal rubidio è che reagisce piuttosto violentemente all'acqua e può causare un incendio

Gli oscillatori sono stati essenziali nello sviluppo di orologi e cronologia. Gli oscillatori sono solo circuiti elettronici che producono un segnale elettronico ripetitivo. Spesso i cristalli come il quarzo vengono utilizzati per stabilizzare la frequenza dell'oscillazione,

Gli oscillatori sono la tecnologia principale dietro gli orologi elettronici. Gli orologi digitali e l'orologio analogico alimentato a batteria sono tutti controllati da un circuito oscillante che di solito contiene un cristallo di quarzo.

E mentre gli orologi elettronici sono molte volte più accurati di un orologio meccanico, un oscillatore al quarzo andrà ancora alla deriva di un secondo o due alla settimana.

Gli orologi atomici ovviamente sono molto più accurati. Tuttavia, usano comunque oscillatori, più comunemente cesio o rubidio, ma lo fanno in uno stato iper fine spesso congelato in azoto liquido o elio. Questi orologi rispetto agli orologi elettronici non andranno alla deriva di un secondo nemmeno tra un milione di anni (e con i più moderni orologi atomici 100 milioni di anni).

Per utilizzare questa precisione cronologica un server orario di rete che utilizza NTP (Network Time Protocol) può essere utilizzato per sincronizzare reti complete di computer. NTP server utilizzare un segnale orario dal GPS o dalla radio a onde lunghe che proviene direttamente da un orologio atomico (nel caso del GPS l'ora viene generata in un orologio a bordo del satellite GPS).

NTP server controlla continuamente questa fonte di tempo e poi aggiusta i dispositivi su una rete per abbinarli. Tra un sondaggio e l'altro (ricevendo la sorgente del tempo) viene utilizzato un oscillatore standard dal server del tempo per mantenere il tempo. Normalmente questi oscillatori sono al quarzo ma poiché il server del tempo è in comunicazione regolare con l'orologio atomico, ogni minuto o due, la deriva normale di un oscillatore al quarzo non è un problema poiché pochi minuti tra i sondaggi non portano a nessuna deriva misurabile.

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