Все хотя бы раз слышали об атомных часах. Однако мало кто знает, как они функционируют. Давайте поскорее разберёмся в столь интересном вопросе😎
История атомных часов начинается в 1955 году, когда физик Луис Эссен построил первый прототип подобного устройства, взяв за основу работы своего коллеги Исидора Раби. Но последнее слово досталось американским учёным. В марте 2008 года Институт стандартов и технологий США представил самые точные на настоящий момент часы👌
Атомным часам свойственна своя частота колебаний. Хорошим примером окажется оранжевое свечение натрия в поваренной соли. Эффект возникает, если бросить щепотку соли в огонь. Атом обладает множеством разных частот: одни проходят в радиодиапазоне, другие – в диапазоне видимого спектра, а ещё – ровно между двумя этими двумя частотами. Для атомных часов выбирают чаще всего цезий-133.
Достоверно измерив один из переходов или резонансную частоту, получится вызвать резонанс атомов цезия в атомных часах. Всё происходит посредством блокировки кварцевого генератора в основном микроволновом резонансе атома цезия. Рассматриваемый сигнал расположен в микроволновом диапазоне радиочастотного спектра. Он обладает той же частотой, что и сигналы спутников прямого вещания.
С целью создания атомных часов цезий нагревается до такой степени, что атомы выпариваются и проходят через трубу с высоким вакуумом. Минуя магнитное поле, которое выбирает атомы с нужным энергетическим состоянием, они проходят через интенсивное микроволновое поле. Частота микроволновой энергии скачет туда-сюда в узком диапазоне частот. В определённый момент достигается частота, равная 9 192 631 770 гц. Диапазон микроволнового генератора близок к этой частоте, так как её производит точный кварцевый генератор. Атом цезия, получая микроволновую энергию необходимой частоты, меняет своё энергетическое состояние.
В самом окончании трубки ещё одно магнитное поле отделяет атомы, изменившие своё энергетическое состояние, если, конечно, микроволновое поле было нужной частоты. Задействуется детектор, который даёт выходной сигнал, пропорциональный количеству атомов цезия. Они попадают в него, достигая самого пика, когда микроволновая частота верна. Пиковый сигнал необходим для корректировки, чтобы привести кварцевый генератор, а значит, и микроволновое поле к нужной частоте.
Заблокированная частота делится на 9 192 631 770, чтобы дать знакомый всем один импульс в секунду. Звучит сложно, но опытные инженеры знают весь процесс назубок.
Атомные часы являются самыми точными. Они отражают время даже лучше, чем вращение Земли и движение звёзд. Более того, без атомных часов GPS-навигация была бы невозможной, а пользователи не смогли синхронизировать Интернет. При этом атомные часы не радиоактивны. Они не полагаются на атомный распад. Более того, у них есть пружина, как и у обычных часов.
А вы знали о такой важности атомных часов?
Делитесь интересными заметками с друзьями и оставайтесь на связи с АО «ЦПТИ»!
#атомныечасы #самыеточныечасы #атомныетехнологии #аоцпти #росатом #интересныезаметки #атом
