03

สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ หรือ NIST กระทรวงพาณิชย์ สหรัฐอเมริกา เริ่มต้นใช้นาฬิกาอะตอมเครื่องใหม่อย่างเป็นทางการ มีชื่อว่า NIST-F2 นับเป็นมาตรฐานเวลาและความถี่สำหรับพลเรือนอันใหม่ของสหรัฐฯ และใช้ร่วมกับมาตรฐานจากเครื่อง NIST-F1 ที่ใช้กันมาถึงปัจจุบัน

 

ความพิเศษของนาฬิกา NIST-F2 นี้คือ เวลาไม่คาดเคลื่อนหรือเกินมาแม้แต่วินาทีเดียวเลยในรอบ 300 ล้านปี ทำให้มีความแม่นยำมากกว่านาฬิกา NIST-F1 ถึงสามเท่า โดยนาฬิกา NIST-F1 นี้ถูกใช้งานมาตั้งแต่ปี 1999 และนาฬิกาทั้งสองเครื่องนี้ก็ใช้การสั่นของอะตอมซีเซียมในการวัดระยะเวลาหนึ่งวินาที

 

นักวิทยาศาสตร์ที่ NIST รายงานข้อมูลสมรรถนะการทำงานของนาฬิกา NIST-F2 ต่อสำนักงานชั่ง ตวง วัดระหว่างประเทศ (BIPM) แล้ว โดยเผยว่าได้มีการพัฒนามานานหลายสิบปี และสำนักงานได้ทำการวัดข้อมูลที่ได้จากนาฬิกาอะตอมทั่วโลกที่มีส่วนในการสร้างเวลาสากล (Coordinated Universal Time หรือ UTC) ที่เป็นเวลามาตรฐาน และทางสำนักงานก็ได้ยืนยันแล้วว่า NIST-F2 เป็นเวลามาตรฐานที่เที่ยงตรงที่สุดของโลกไปแล้ว

 

นาฬิกา NIST-F2 เป็นนาฬิกาซีเซียมรุ่นล่าสุดที่พัฒนาโดย NIST ตั้งแต่ทศวรรษที่ 1950 โดยมีหน้าที่คือใช้เป็นมาตรฐานในการวัดของสหรัฐอเมริกา แต่ NIST ได้วิจัยจนทำให้มีความก้าวหน้าในเรื่องของการรักษาเวลาได้เป็นอย่างไร ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างพื้นฐานในสังคมสมัยใหม่ โดยทุกวันนี้ อุปกรณ์ต่างๆไม่ว่าจะเป็น จีพีเอส ดาวเทียม สถานีไฟฟ้า ต่างก็นำประโยชน์เรื่องความเที่ยงตรงสูงของนาฬิกาอะตอมมาใช้ และที่ผ่านมา นาฬิกาอะตอมก็ทำให้เทคโนโลยีต่างๆพัฒนาขึ้นมามาก

 

"หากเราเรียนรู้สิ่งต่างๆในรอบ 60 ปีที่สร้างนาฬิกาอะตอมมา เราก็จะได้เรียนรู้ว่า ทุกๆครั้งที่เราสร้างนาฬิกาได้ดีขึ้น ก็จะมีคนมาใช้มากขึ้นอย่างที่ไม่เคยคาดคิดมาก่อน" สตีเฟ่น เจฟเฟิร์ต นักฟิสิกส์ที่ NIST หัวหน้าทีมออกแบบ NIST-F2 เผย

 

ปัจจุบัน NIST มีแผนจะใช้ NIST-F1 และ NIST-F2 พร้อมๆกัน โดยการเปรียบเทียบในระยะยาวของนาฬากาทั้งสองนี้จะทำให้นักวิทยาศาสตร์ที่ NIST สามารถปรับปรุงนาฬิกาทั้งสองเครื่องเพื่อสร้างมาตรฐานเวลาพลเรือนของสหรัฐอเมริกาที่ดีขึ้นได้

 

ในเชิงเทคนิคนั้น NIST-F1 และ NIST-F2 จะวัดความถี่ของการเปลี่ยนสถานะของอะตอมของซีเซียมที่มีคาบการสั่น 9,192,631,770 ครั้งต่อวินาที และนำมาบัญญัติเป็นเวลาหนึ่งวินาที และกลายเป็นมาตรฐานของหน่วยเวลาในระบบ SI ทุกวันนี้

 

กุญแจสำคัญที่ทำให้นาฬิกาสองเครื่องนี้แตกต่างกันคือ NIST-F1 จะทำงานที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิห้อง ส่วน NIST-F2 จะทำงานที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่ามาก คือ ประมาณ -193 องศาเซลเซียส ซึ่งการที่เย็นกว่านี้ก็เป็นการลดการปล่อยรังสีแบ๊คกราวนด์ ก็จะช่วยทำให้ข้อผิดพลาดจากการวัดลดลงไป ทำให้มีความเที่ยงตรงมากกว่า NIST-F1 นั่นเอง

 

อ้างอิง: National Institute of Standards and Technology (NIST). (2014, April 3). New U.S. time standard: Atomic clock will neither gain nor lose one second in about 300 million years. ScienceDaily. Retrieved April 6, 2014 from www.sciencedaily.com/releases/2014/04/140403212613.htm

งานวิจัย: T.P. Heavner, E.A. Donley, F. Levi, G. Costanzo, T.E. Parker, J.H. Shirley, N. Ashby, S.E. Barlow and S.R. Jefferts. First Accuracy Evaluation of NIST-F2. Metrologia, 2014 (in press)

รายงานจาก BIPM: http://www.bipm.org/jsp/en/TimeFtp.jsp?TypePub=publication#nohref