Цитата:
Сообщение от Stalwer
Про работу атомных часов:
тему стоит раскрыть шире, но как говориться, начало положено 
|
Атомные часы (середина XX века)
До последнего времени считалось, что Земля вращается идеально равномерно. Показания лучших хронометров проверялись по наблюдениям кульминаций (наивысших положений над горизонтом) звезд. Если между двумя кульминациями звезды протекало по хронометру не 24 часа, а на 0,1 секунды меньше, то вина за это расхождение всегда приписывалась не Земле, а хронометру. Казалось очевидным, что в таких случаях не Земля стала вращаться быстрее, а хронометр несколько «отстал». Земля вращается так равномерно, что кажется неподвижной. Но техника развивалась, точность измерительных приборов росла. Кроме того, в 1937 году зародились первые сомнения в равномерности вращения Земли. Оказалось, что наша планета вращается «рывками», то с замедлением, то с ускорением, и во всяком случае крайне неравномерно. Нечто подобное произошло бы, если бы на край листа мы направили объектив микроскопа. Вместо почти идеально ровной линии мы увидели бы причудливо изрезанную белую кромку. Неравномерность вращения Земли объясняется систематическим замедлением, вызванным действием приливных волн, которые «трутся» о земную кору, кроме того, сезонные метеорологические явления вызывают периодические колебания продолжительности суток (осенью и зимой Земля вращается в среднем медленнее, чем весной и летом (времена года указаны для северного полушария). Сегодняшние сутки, строго говоря, никогда не равны завтрашним. Поэтому в XX веке часы оказываются точнее даже астрономической точности.
Быстрое развитие микроволновой спектроскопии после второй мировой войны открыло новые возможности в области точного измерения времени посредством частот, соответствующих подходящим спектральным линиям. Эти явления привели к идее использовать квантовый генератор в качестве эталона времени.
Как это работает? Узкий пучок молекул в вакуумном пространстве проходит через неоднородное электростатическое поле, в котором происходит разделение молекул. Молекулы в более высоком квантовом состоянии направлялись на настроенный резонатор, где они выделяют электромагнитную энергию с неизменной частотой 23 870 128 825 Гц. Эта частота затем сравнивается с частотой кварцевого генератора, входящего в схему атомных часов. На этом принципе был построен первый квантовый генератор - аммиачный мазер (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и Таунс (США) получили в 1964 г. за эти работы Нобелевскую премию по физике.
Химик Роберт Вильгельм Бунзен (1811-1889) первым открыл цезий, атомы которого при надлежаще выбранных условиях способны поглощать электромагнитное излучение с частотой около 9192 МГц. Это свойство использовали Шервуд и Мак Кракен для создания первого цезиевого пучкового резонатора.
Так родился цезиевый стандарт частоты и времени. XII Международная конференция мер и весов признала за величину атомной секунды с 1967 года период, равный 9192631770 циклам излучения, которое соответствует переходу между двумя энергетическими уровнями базового состояния атома цезия-133. То есть астрономическая секунда, зависящая от вращения Земли, более не выдерживает сравнения с независимой единицей времени.
Даже самые первые экземпляры атомных часов обладали в сотни раз большей долговременной стабильностью, чем кварцевые эталоны. Кроме того, они не были подвержены плавному изменению хода, который происходит в кварцевых генераторах из-за "старения" кристалла кварца. По этим причинам атомные часы обеспечили высокостабильную шкалу времени очень высокой точности.
К 1995 году погрешность атомных часов уменьшилась до одной секунды в 15 миллионов лет. А в 2001 году ученые разработали новый тип атомных часов, погрешность которого составляет одну секунду на 15 миллиардов лет. Именно столько лет, как полагают, существует наша Вселенная.
В сентябре 2002 NASA создан ионный хранитель ритма, обладающий беспрецедентной стабильностью хода. Прибор в шесть раз точнее предыдущих атомных часов. Годовая погрешность = 0,000000005 c.
Время в XXI веке – уже не атрибут хрупкого и сложного природного механизма, это почти что творение рук человеческих!
теперь думаю тема раскрыта чуть больше
28.07.2012, 21:37
Похожие темы
