W Kampusie Laboratoryjnym GUM uruchomiono fontannę cezową

W Świętokrzyskim Kampusie Laboratoryjnym Głównego Urzędu Miar w Kielcach uruchomiono fontannę cezową. – To jedno z najbardziej zaawansowanych urządzeń metrologicznych na świecie – powiedział PAP dr inż. Piotr Dunst z CBK PAN w Borówcu.

Fontanna cezowa to pierwotny wzorzec częstotliwości, który realizuje fizyczną definicję jednostki czasu w układzie SI z najwyższą możliwą precyzją, mierząc częstotliwości atomowego przejścia w atomach cezu 133. Uruchomienie tego urządzenia było możliwe dzięki współpracy Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk (CBK PAN) oraz Głównego Urzędu Miar (GUM) w Kielcach.

Dr inż. Piotr Dunst z Laboratorium Czasu i Częstotliwości CBK PAN w Borówcu zaznacza, że to jedno z najbardziej zaawansowanych urządzeń metrologicznych na świecie. Znaczenie tej inwestycji wykracza daleko poza mury laboratorium. Naukowiec podkreśla strategiczny wymiar projektu.

– Współczesna cywilizacja i technika opierają się na informacji o precyzyjnym czasie i jego synchronizacji, a precyzyjny czas dostarczają światu właśnie atomowe skale czasu. Dzięki takim wzorcom jak fontanny atomowe polskie atomowe skale czasu – jak UTC(AOS) i UTC(PL) – zyskują dostęp do wyższych poziomów dokładności i stabilności – mówi dr Dunst.

Z Poznania do Kielc. Skomplikowana operacja przeniesienia wzorca

Jak wyjaśnia GUM, fontanny cezowe nie tylko utrzymują niezwykle stabilny sygnał częstotliwości, ale także pozwalają sprawdzać i korygować działanie innych zegarów atomowych. Uczestniczą również w procesie wyznaczania światowej skali czasu UTC poprzez dostarczanie danych wykorzystywanych przez Międzynarodowe Biuro Miar. Dzięki temu możliwe jest utrzymywanie jednolitego i niezwykle precyzyjnego czasu na całym świecie.

Droga do uruchomienia tego urządzenia w Kielcach rozpoczęła się w poprzedniej dekadzie. W 2015 r. Centrum Badań Kosmicznych PAN uzyskało grant aparaturowy, który we współpracy z brytyjskim National Physical Laboratory pozwolił na budowę dwóch takich fontann dla Polski. Za ich budowę z ramienia CBK PAN odpowiadali dr inż. Piotr Dunst i dr Bartłomiej Nagórny. Jedna z nich od lat działa w Borówcu, natomiast druga była tymczasowo ulokowana w Poznaniu, czekając na ukończenie nowoczesnych laboratoriów w Kielcach.

Przeniesienie aparatury z Poznania do Świętokrzyskiego Kampusu Laboratoryjnego GUM było operacją o najwyższym stopniu skomplikowania. Wymagało to specjalistycznego transportu w ściśle kontrolowanej temperaturze oraz zastosowania wysokiej klasy amortyzacji pneumatycznej. Pod koniec kwietnia br. eksperci z GUM oraz CBK PAN pomyślnie zainstalowali i uruchomili wzorzec w Kielcach, a wstępne testy potwierdziły, że transport nie wpłynął negatywnie na parametry pracy urządzenia.

Dlaczego fontannę cezową uznaje się za infrastrukturę o strategicznym znaczeniu?

Dzięki kieleckiej instalacji Polska zyska większą niezależność i jakość w generowaniu urzędowego czasu UTC(PL). Jest to krytyczne dla funkcjonowania nowoczesnej infrastruktury: telekomunikacji, energetyki, cyfrowych technologii, co przekłada się na bezpieczeństwo państwa. Pozwala również na budowę systemów synchronizacji, niezależnych od zewnętrznych sygnałów, takich jak GPS czy Galileo. A to z kolei ma kluczowe znaczenie w przypadku zakłóceń sygnałów satelitarnych.

Jak podkreśla GUM, w przyszłości infrastruktura ta może stać się fundamentem krajowych systemów synchronizacji niezależnych od sygnałów satelitarnych GNSS, co ma szczególne znaczenie z punktu widzenia bezpieczeństwa państwa i odporności cyfrowej gospodarki.

Obecność dwóch fontann cezowych w Polsce, w Borówcu i Kielcach, połączonych dedykowanym systemem światłowodowym, daje Polsce techniczne możliwości rozwoju precyzyjnej metrologii czasu, stawiając ją w gronie najbardziej zaawansowanych technologicznie państw świata. Taka infrastruktura pozwala na bezpośrednie porównywanie atomowych skal czasu i wzorców częstotliwości z dokładnością do kilkudziesięciu pikosekund (czyli do bilionowych części sekundy), co jest niezbędne do rozwoju krajowych atomowych skal czasu.

Inwestycja w Kielcach wpłynie również na przyszłe badania nad optycznymi zegarami atomowymi, które stanowią kolejny etap w rozwoju metrologii czasu. Jak zaznacza dr Piotr Dunst, choć obecna definicja sekundy opiera się na mikrofalach, przyszłość należy do przejść optycznych, a polskie środowisko naukowe z Torunia, Poznania, Warszawy i Krakowa, skupione wokół precyzyjnej metrologii czasu i częstotliwości, już bierze udział w tym technologicznym wyzwaniu. Od teraz wspierane będzie jeszcze bardziej przez kielecki kampus metrologiczny.

Źródło: naukawpolsce.pl/maj/bar/Główny Urząd Miar

Czytaj także: Politechnika Opolska otrzymała ponad 23,5 mln zł na Centrum Metrologii Przemysłowej