Jau keletą dienų Fizinių ir technologijos mokslų centro (FTMC) holo ekrane laiką skaičiuoja laikrodis, kuris yra tiesiogiai susietas su FTMC Laiko ir dažnio etalono laboratorijoje veikiančiais atominiais laikrodžiais. Ši naujiena sulaukė didelio centro lankytojų ir Saulėtekio slėnio bendruomenės susidomėjimo.

 

„FTMC ekrane yra rodomas tiksliausias laikas Lietuvoje. Jį skaičiuoja mūsų laboratorija – tiksliausio laiko Lietuvoje „virtuvė“, - sako FTMC Metrologijos skyriaus dr. Rimantas Miškinis. Jo vadovaujama FTMC Laiko ir dažnio etalono laboratorija dalyvauja tarptautinio atominio laiko TAI (Temps atomique international) ir pasaulinio suderintojo UTC (Universal time coordinated) laiko formavime.

 

 

FTMC mokslininkai sukūrė Lietuvos nacionalinį laiko ir dažnio vienetų etaloną, kuris atkuria ir palaiko Lietuvos suderintojo laiko skalę UTC(LT). Taip pat Laiko ir dažnio etalono laboratorija atsakinga už mūsų šalies atominių laikrodžių rodmenų tikslumą bei sietį su pasauliniu suderintuoju laiku UTC. UTC laiko skalės „tvarkytojai“ yra Tarptautinio svarsčių ir matų biuro BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) Laiko skyrius, su kuriuo bendradarbiauja FTMC Laiko ir dažnio etalono laboratorija.

 

Paryžiuje įsikūręs Tarptautinis svarsčių ir matų biuras BIPM formuoja tarptautinio atominio TAI bei suderintojo pasaulinio UTC laiko skales. Tai atliekama naudojantis 644 atominių laikrodžių, veikiančių 75 laboratorijose, rodmenimis. Šios laboratorijos, vadinamos UTC(k) laboratorijomis, veikia visuose žemynuose, išskyrus Antarktidą. FTMC Laiko ir dažnio etalono laboratorija yra viena iš UTC laboratorijų ir BIPM dokumentuose yra vadinama UTC(LT) laboratorija.

 

 

 

Kol nebuvo išrastas atominis laikrodis, pasaulis daugybę šimtmečių laiką skaičiavo pagal Saulę: tikslaus laiko etalonu buvo nulinio dienovidžio, vadinamasis Grinvičo laikas. Tai - astronominio laiko skalė (UT1), nustatoma Londono Grinvičo laboratorijos astronominiais stebėjimais, pagal Saulės zenitą. Šis laikas buvo vienas svarbiausių, kol nebuvo atominių laikrodžių.

 

1958 m. pagal cezio atome vykstančius kvantinius periodinius procesus,pasaulio mokslininkai patvirtino atominę sekundę ir pradėjo skaičiuoti atominį laiką. Paprastai kalbant, atominiame laikrodyje mechaninės švytuoklės funkciją atlieka cezio atome, Cs-133 izotope, vykstantys kvantiniai procesai, kurių periodiškumas apsprendžia laiko vieneto – sekundės – trukmę. Šios sekundės yra vadinamos atominėmis sekundėmis, o jų pagrindu suformuotos laiko skalės - atominio laiko skalėmis. Laikrodžiai, kurių veikimas pagrįstas kvantiniais procesais atomuose, yra vadinami atominiais laikrodžiais.

 

Nuo 1970 m. laiko skaičiavimui buvo įvestos dvi laiko skalės: tarptautinio atominio (TAI) ir suderintojo pasaulinio laiko (UTC).

 

„Kas yra tikslus laikas – labai sunku apibrėžti. Kaskart į šį klausimą atsakau, kad tai - filosofinė kategorija, visuotinio susitarimo reikalas. Juk laiko nepačiupinėsi... Tačiau išmatuoti – galima. Galbūt teisingiau teigti, kad tikslus Žemės laikas yra Saulės laikas, Žemės judėjimo aplink Saulę matas. Realybėje nuo atominio laiko jis skiriasi keliomis sekundėmis. Skirtumas atsiranda, nes Žemė aplink savo ašį sukasi netolygiai, tad per metus pagal Saulės (Grinvičo) laiko skalę apskaičiuotų sekundžių kiekis skiriasi nuo atominio laikrodžio sugeneruotų, „kietų“ sekundžių. Todėl tikslų pasaulio laiko nuspręsta nustatyti pagal dvi skales, įvedus išlyginamąsias - keliamąsias sekundes, kad atominių sekundžių išdėliojimas sutaptų su astronominiu laiku pagal Žemės sukimąsi.“ – aiškina FTMC Laiko ir dažnio etalono laboratorijos vadovas dr. R. Miškinis.

 

Keliamosios sekundės pradėtos skaičiuoti nuo 1972 m., kai ir buvo įvestos dvi skalės, pagal kurias sutarta derinti pasaulinį laiką. Pradėjus skaičiuoti nuo 10-ties sekundžių, dabar pasaulio Laiko skyriuje jau yra „surinktos“ 37 keliamosios sekundės.

 

Šiuolaikinio pasaulio tikrasis laikas – tai virtualus laikas. Jis apskaičiuojamas ir tikslinamas pagal tam tikras schemas iš skirtingų valstybių perduodamų duomenų, sugeneruotų ir suderintų 75 tikslaus laiko (UTC) laboratorijose.

 

Pasaulinėje 644 atominių laikrodžių sinchroniškai siunčiamų signalų sistemoje, sujungtoje pasitelkiant navigacinius palydovus, duomenys iš Lietuvos - itin vertingi. Mokslininkas dr. R. Miškinis pabrėžia: turime didžiuotis, nes Lietuvos nacionalinį laiką dviem atominiais cezio laikrodžiais skaičiuojanti FTMC Laiko ir dažnio etalono laboratorija - vienintelė tikslaus laiko laboratorija Baltijos šalyse, atkurianti ir palaikanti realius, fizinius laiko signalus.

 

 

 

Nei Estijoje, nei Latvijoje šiuo metu nėra tokių laboratorijų. Tuo tarpu FTMC mokslininkai nuo 2000 m. dalyvauja pasaulinio tikslaus laiko skaičiavime. Tiesa, Latvija 2007 – 2011 metų laikotarpiu dalyvavo UTC laiko skalės formavime.

 

Pasak dr. R. Miškinio, FTMC atominių laikrodžių sekundiniai signalai pirmiausia siunčiami į laiko signalų palyginimo sistemą TTS (TTS – Time transfer system), kuri matuoja ir registruoja laiko skirtumus tarp FTMC atkuriamos laiko skalės ir signalų, gaunamų iš navigacijos sistemų (GPS, GLONASS ir Galileo) palydovų. Visi duomenys internetu siunčiami į BIPM Laiko skyrių. Ten apdorojami viso pasaulio duomenys, suformuojamos laiko skalės TAI ir UTC bei įvertinama, kiek nuo jų nukrypę kiekvienos laboratorijos atominiai laikrodžiai. Gauti rezultatai atsiunčiami atgal laboratorijoms, kurios žinodamos pataisas, gali atlikti reikalingas korekcijas ir savo šalyse skleisti tikslų laiką.

 

 

BIPM Laiko skyrius taip pat sudaro laiko cirkuliarus - ataskaitas, rodančias kaip kinta pasaulio laboratorijų laiko skirtumai nuo BIPM apskaičiuotų UTC ir TAI verčių. Taigi, tikslaus laiko laboratorijos vykdo nuolatinius tarptautinius palyginimus. Kai atominio laikrodžio nuokrypiai tampa per dideli, suderinus su BIPM Laiko skyriumi, daromos korekcijos. FTMC laboratorijos atominis laikrodis paskutinį kartą buvo koreguojamas 2017 m. sausio viduryje, nes „pabėgo“ beveik dvi mikrosekundės.

 

FTMC hole įrengtame ekrane yra rodomas Lietuvos laiko juostos laikas, lygus UTC(LT) + 2 valandos. Juostinis Lietuvos laikas UTC(LT) yra siunčiamas iš FTMC Laiko ir dažnio etalono laboratorijos internetu. Procesas vyksta taip: kompiuterio, prie kurio prijungtas ekranas, laikrodis yra sinchronizuotas su Laiko ir dažnio etalono laboratorijos serveriu, prijungtu prie atominio laikrodžio. Sinchronizavimas vyksta NTP (Network Time Protocol) protokolu. Kompiuteris laboratorijos serveriui siunčia savo laikrodžio laiką, laboratorijos serveris prie gautojo laiko užklausos prideda savo laiką ir siunčia atgal atsakymą su pridėtuoju savo laiku. Tuomet ekrano kompiuteris suderina savo laikrodį su gautais rodmenimis ir vėl persiunčia pakoreguotą užklausą. Tokie duomenų mainai vyksta tol, kol ekrano kompiuteris gauna sutapatintą laiką. Šis laikas ir atvaizduojamas ekrane.

 

FTMC Laiko ir dažnio laboratorijoje atominio laikrodžio rodomas laikas – tiksliausias Lietuvoje, nuo pasaulinio suderintojo laiko nukrypęs 0,00000080 sekundės (0,8 mikrosekundės (0,8×10^-6 s)). Mokslininkų užduotis - išlaikyti kuo stabilesnį nuokrypį, kurio įprastuose laikrodžiuose nepamatysite.

 

Tuo tarpu Saulėtekyje esančiame FTMC holo ekrane rodomo laiko nuokrypis nuo (UTC(LT) + 02val:00min:00,000s) sudaro + 0,5 milisekundės (+0,5×10^-3 s), o neapibrėžtis lygi 3 milisekundėms (±3×10^-3 s).

 

 

„Lietuvoje nacionalinis laikas nėra įvestas įstatymais. Planuojame kreiptis į Vyriausybę, kad jis būtų reglamentuotas įstatymu. Tačiau mūsų darbas – tikslaus laiko skaičiavimas - labai reikalingas laiko žymų tarnyboms: kiekvienas dokumentų pasirašymas elektroniniu būdu turi tikslų laiką, laiko žymą, kada buvo pasirašytas. Nuo 2017 m. ES reikalauja, kad visi bankiniai veiksmai būtų suderinti su pasauliniu laiku 15 mikrosekundžių (15×10^-6 s) tikslumu. 1 sekundėje yra milijonas mikrosekundžių, tad be tikslaus atominio laikrodžio laiko žymų - niekaip neišsiversi. Visos laiko žymos Lietuvoje imamos iš FTMC Laiko ir dažnio etalono laboratorijos, tad yra tikrai daug NTP serverių užklausų. Neseniai žiūrėjau: per valandą gauname 10 tūkst. užklausų, juk elektroninis parašas reikalingas daugybei valstybinių institucijų.“ – sako dr. R. Miškinis.

 

Ir primena, kad pyptelėjimai, kuriuos kas valandą šiuo metu transliuoja kelios šalies radijo stotys – nėra tikslus Lietuvos laikas. Kol kas nei viena radijo stotis, transliuojanti skaitmeniniu būdu, neperduoda lietuviškojo laiko signalų iš FTMC laboratorijos. Taip buvo tik prieš 20 metų, kai LRT radijas buvo transliuojamas analoginiu būdu. Dabar pagal FTMC atominį laiką galima sinchronizuoti savo kompiuterio laikrodį – tik internetu.

 

Straipsnio iliustracijos iš dr. R. Miškinio mokslinių archyvų.