- это тоже фундаментальная физическая константа, как и скорость света в вакууме и постоянная Планка и др. Более того, это чемпион среди фундаментальных точно установленных физических констант по количеству зависимых от неё основных единиц SI - ЧАСТОТА СВЕРХТОНКОГО РАСЩЕПЛЕНИЯ ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ АТОМА ЦЕЗИЯ-133. Собственно, и по количеству букв в названии она тоже абсолютный чемпион.
При написании текста ни один ИИ не напрягался. Картинки - да. Текст - нет. Если заметили лажу или дополнения, то обязательно напишите в комментариях - я всегда открыт новым знаниям! И конечно отвечу на любые вопросы
От частоты (назовём её так для краткости) зависят единицы времени (секунда), длины (метр), массы (килограмм), температуры (Кельвин), силы света (Кандела), силы тока (Ампер). Точное значение частоты составляет
Δν(Cs) = 9 192 631 770 с−1 (или 1/с)
Суть явления заключается в том, что в атоме цезия‑133 взаимодействие между магнитным моментом ядерного спина и магнитным моментом электронного облака приводит к расщеплению основного энергетического уровня (К-уровень) на два сверхтонких подуровня. Для химии эти подуровни бесполезны и взаимодействиям не способствуют, но для физики и метрологии оказались очень важны! Переход энергетического состояния атома между этими подуровнями сопровождается излучением (или поглощением) электромагнитной волны строго определённой частоты. Эту частоту и приняли за фундаментальный эталон, потому что она к моменту исследований оказалась наиболее точно определена и стабильна.
Почему цезий-133? Потому что он является единственным стабильным изотопом цезия и не несёт шумов от примесных неотделимых изотопов. Это позволяет воспроизвести единицу в любой точке мира. Кроме того, сам атом цезия уникален тем, что этот переход выдаёт волну в микроволновом диапазоне, что облегчает регистрацию, и почти не зависит от электро-магнитного фона. Единственная проблема - температура. Она должна быть около абсолютного нуля (минус 273,14 К), иначе тепловое колебание ядер уйму шума наводит.
Сегодня в атомных цезиевых часах удаётся достичь точности до 10^-16 секунды (это секундомер с точностью 0,000000000000001 с). Такой точности хватает, чтобы наблюдать искривление пространства-времени в гравитационном поле Земли или при движении одних часов относительно других со скоростью самолёта.
Проблема у константы тоже есть. И главная - она привязана к объекту. Пусть это универсальный объект, физически обоснованный, природный, сверхстабильный, но он всё равно - физический объект с каким-то свойством. И если есть один достаточно точный объект, то может быть и другой более точный. И когда выражение величины объективно более точного свойства объекта будет необходимо выражать через объективно менее точное, но принятое как опору, то возникнут проблемы. И сейчас уже существуют штучные экземпляры ещё более точных атомных часов на основе иттербия или стронция, где переход идёт в более стабильном оптическом диапазоне. Это уже частоты в сотни терагерц, которые если обуздать, то точность измерений времени повысится ещё на несколько порядков. Но такие часы значительно сложнее в устройстве, что для реализации измерений в любой точке мира снова становится проблемой. Ну и в чемодан такие часы, конечно, тоже не положишь. Пока.
Не представляю, как хронометристы будут решать эти проблемы в будущем. Может быть, у Вас есть идеи?
#физика #метрология #AI-free #БезИИ #ПишуСам #ЛичноеМнение