Tavaly, 2012-ben volt negyvenöt éve, hogy az emberiség úgy döntött, hogy atomos időmérőt használ az idő minél pontosabb mérésére. 1967-ben a Nemzetközi SI-rendszerben az idő kategóriáját már nem csillagászati skálák határozták meg - ezeket a cézium frekvenciaszabvány váltotta fel. Ő kapta a ma népszerű nevet - atomórákat. Az általuk meghatározható pontos idő elhanyagolható, egy másodperces hibája hárommillió év alatt, ami lehetővé teszi, hogy a világ bármely sarkában időstandardként használják őket.
Egy kis történelem
Az atomi rezgések használatának gondolatát az idő ultraprecíz mérésére először 1879-ben fogalmazta meg William Thomson brit fizikus. A rezonátor atomok emitterének szerepében ez a tudós a hidrogén használatát javasolta. Az ötlet gyakorlatba ültetésére csak az 1940-es években történtek első kísérletek. huszadik század. És a világ első működő atomórája1955-ben jelent meg az Egyesült Királyságban. Alkotójuk Dr. Louis Essen brit kísérleti fizikus volt. Ez az óra a cézium-133 atomok rezgései alapján működött, és ezeknek köszönhetően a tudósok végre a korábbinál sokkal nagyobb pontossággal mérhették az időt. Essen első készüléke százévenként legfeljebb egy másodperces hibát engedett meg, de ezt követően a mérések pontossága sokszorosára nőtt, és a másodpercenkénti hiba csak 2-3 százmillió év alatt halmozódhat fel.
Atomórák: hogyan működnek
Hogyan működik ez a zseniális "eszköz"? Rezonancia-frekvencia-generátorként az atomórák a molekulák vagy atomok energiaszintjét kvantum szinten használják fel. A kvantummechanika kapcsolatot létesít az "atommag-elektronok" rendszer között, több különálló energiaszinttel. Ha egy ilyen rendszert szigorúan meghatározott frekvenciájú elektromágneses tér érint, akkor ez a rendszer alacsony szintről magas szintre lép. Fordított folyamat is lehetséges: egy atom átmenete magasabb szintről alacsonyabb szintre, energiakibocsátással együtt. Ezeket a jelenségeket minden energiaugrás szabályozható és rögzíthető olyasmivel, mint egy rezgőkör (más néven atomoszcillátor). Rezonanciafrekvenciája megfelel a szomszédos atomi átmeneti szintek közötti energiakülönbségnek, osztva Planck-állandóval.
Egy ilyen oszcillációs áramkörnek tagadhatatlan előnyei vannak mechanikai és csillagászati elődeihez képest. egyetegy ilyen atomoszcillátornál bármely anyag atomjainak rezonanciafrekvenciája azonos lesz, ami nem mondható el az ingákról és a piezokristályokról. Ezenkívül az atomok nem változtatják meg tulajdonságaikat az idő múlásával és nem kopnak el. Ezért az atomóra rendkívül pontos és szinte örökké tartó kronométer.
Pontos idő és modern technológia
Távközlési hálózatok, műholdas kommunikáció, GPS, NTP-szerverek, elektronikus tranzakciók a tőzsdén, online aukciók, az interneten keresztüli jegyvásárlás eljárása - mindezek és sok más jelenség már régóta szilárdan beépült életünkbe. De ha az emberiség nem találta volna fel az atomórát, mindez egyszerűen nem történt volna meg. A pontos, szinkronizált idő, amely lehetővé teszi a hibák, késések és késések minimalizálását, lehetővé teszi az ember számára, hogy a legtöbbet hozza ki ebből a felbecsülhetetlen értékű, pótolhatatlan erőforrásból, amely soha nem túl sok.
