Förra året, 2012, var det fyrtiofem år sedan mänskligheten bestämde sig för att använda atomär tidtagning för att mäta tiden så exakt som möjligt. År 1967, i det internationella SI-systemet, bestämdes inte längre tidskategorin av astronomiska skalor - de ersattes av cesiumfrekvensstandarden. Det var han som fick det nu populära namnet - atomur. Den exakta tiden de tillåter dig att bestämma har ett försumbart fel på en sekund på tre miljoner år, vilket gör att de kan användas som en tidsstandard i alla hörn av världen.
Lite historia
Själva idén med att använda atomvibrationer för ultraexakt mätning av tid uttrycktes första gången 1879 av den brittiske fysikern William Thomson. I rollen som utsändare av resonatoratomer föreslog denna forskare användningen av väte. De första försöken att omsätta idén i praktiken gjordes först på 1940-talet. tjugonde århundradet. Och världens första fungerande atomurdök upp 1955 i Storbritannien. Deras skapare var den brittiske experimentfysikern Dr Louis Essen. Denna klocka arbetade på basis av vibrationer av cesium-133-atomer, och tack vare dem kunde forskare äntligen mäta tid med mycket större noggrannhet än tidigare. Essens första enhet tillät ett fel på inte mer än en sekund för vart hundra år, men därefter ökade noggrannheten i mätningarna många gånger om och felet per sekund kan bara ackumuleras på 2-3 hundratals miljoner år.
Atomklockor: hur de fungerar
Hur fungerar denna geniala "enhet"? Som en resonansfrekvensgenerator använder atomklockor energinivåerna för molekyler eller atomer på kvantnivå. Kvantmekaniken etablerar en koppling mellan "atomkärnan - elektroner"-systemet med flera diskreta energinivåer. Om ett sådant system påverkas av ett elektromagnetiskt fält med en strikt specificerad frekvens, kommer detta system att gå från en låg nivå till en hög. Den omvända processen är också möjlig: övergången av en atom från en högre nivå till en lägre, åtföljd av utsläpp av energi. Dessa fenomen kan kontrolleras och registreras alla energihopp genom att skapa något som liknar en oscillerande krets (den kallas också en atomoscillator). Dess resonansfrekvens kommer att motsvara energiskillnaden mellan närliggande atomära övergångsnivåer, dividerat med Plancks konstant.
En sådan oscillerande krets har obestridliga fördelar jämfört med sina mekaniska och astronomiska föregångare. För enen sådan atomoscillator kommer resonansfrekvensen för atomerna av något ämne att vara densamma, vilket inte kan sägas om pendlar och piezokristaller. Dessutom ändrar inte atomer sina egenskaper över tiden och slits inte ut. Därför är atomklockan en extremt noggrann och nästan evig kronometer.
Precis tid och modern teknik
Telekommunikationsnätverk, satellitkommunikation, GPS, NTP-servrar, elektroniska transaktioner på börsen, online-auktioner, proceduren för att köpa biljetter via Internet - alla dessa och många andra fenomen har länge varit fast etablerade i våra liv. Men om mänskligheten inte hade uppfunnit atomklockan hade allt detta helt enkelt inte hänt. Exakt tid, synkroniserad med vilken gör att du kan minimera eventuella fel, förseningar och förseningar, gör det möjligt för en person att få ut det mesta av denna ovärderliga oersättliga resurs, som aldrig är för mycket.
