Найти в Дзене

Как устроены атомные часы

Атомные часы - самые точные часы в мире: они ошибаются всего на одну секунду за 300 миллионов лет. Устроены атомные часы довольно просто: они имеют генератор, излучающий импульсы заданной частоты, и сумматор, который считает число этих импульсов и складывает их в микросекунды, секунды, минуты, часы. Ну, вот и всё. Или нет? Нет, не всё, так как невозможно сделать генератор, выдерживающий частоту с необходимой точностью: она будет отклоняться от заданной из-за внешних воздействий, да и просто из-за старения электроники. Поэтому часть излучения генератора направляется на атомы эталонного вещества (обычно - цезия-133), которые это излучение поглощают. Атомы поглощают излучение избирательно: на одних частотах - лучше, на других - хуже; поглощение достигает максимума на частоте, свойственной данному типу атомов. Именно под эту неизменную резонансную частоту и подстраивается генератор с помощью устройства обратной связи, отслеживающего количество поглощённой атомами энергии. Атомные часы неза

Атомные часы - самые точные часы в мире: они ошибаются всего на одну секунду за 300 миллионов лет.

La persistencia de la memoria, un cuadro del pintor Salvador Dalí.
La persistencia de la memoria, un cuadro del pintor Salvador Dalí.

Устроены атомные часы довольно просто: они имеют генератор, излучающий импульсы заданной частоты, и сумматор, который считает число этих импульсов и складывает их в микросекунды, секунды, минуты, часы.

Ну, вот и всё. Или нет?

Нет, не всё, так как невозможно сделать генератор, выдерживающий частоту с необходимой точностью: она будет отклоняться от заданной из-за внешних воздействий, да и просто из-за старения электроники. Поэтому часть излучения генератора направляется на атомы эталонного вещества (обычно - цезия-133), которые это излучение поглощают. Атомы поглощают излучение избирательно: на одних частотах - лучше, на других - хуже; поглощение достигает максимума на частоте, свойственной данному типу атомов. Именно под эту неизменную резонансную частоту и подстраивается генератор с помощью устройства обратной связи, отслеживающего количество поглощённой атомами энергии.

Атомные часы незаменимы в системах спутниковой навигации (GPS и других), где для точного определения координат приходится учитывать даже ускорение хода времени на спутниках в сравнении с "наземным" (потрясающе, что данное явление было предсказано Альбертом Эйнштейном более ста лет назад и численно полностью согласуется с его расчётными формулами).

Вот теперь - всё.

А, нет - теперь вопрос: если атомные часы - самые точные в мире, то откуда мы знаем, что они ошибаются на одну секунду за 300 миллионов лет? Подсказка: Эйнштейн тут ни при чём. Жду ваших версий в комментариях.