Какая точность атомных часов?
Все слышали о атомных часах. Все знают что они самые точные, но вот вопрос: какая точность атомных часов, и что они из себя представляют? Можно ли носить их на руке, и излучают ли радиацию атомные часы? Все это вы узнаете с этой страницы и будете уже через десять минут самые продвинутые люди по этому вопросу.
Первые атомные часы были созданы в 1949 году в Национальном комитете стандартов США с участием Гарольда Лайонсона, они использовали молекулы аммиака. Но такие часы, не были точными, как современные их аналоги.
В 1955 году, Луи Эсссен из Национальной физической лаборатории Великобритании представил первые атомные часы на цезии-133. Эти часы накапливали ошибку в одну секунду за миллион лет. Прибор получил название NBS-1 и стал считаться цезиевым эталоном частоты. Атомные часы состоят из кварцевого генератора, контролируемого дискриминатором по схеме обратной связи. В генераторе используются пьезоэлектрические свойства кварца, тогда как в дискриминаторе происходят энергетические колебания атомов, так что колебания кварца отслеживаются сигналами от переходов с разных энергетических уровней в атомах или молекулах. Между генератором и дискриминатором находится компенсатор, настроенный на частоту атомных колебаний и сравнивающий ее с частотой колебаний кристалла.
Время – это монета вашей жизни. У вас есть только эта монета, и только вы вправе определить, на что ее следует потратить. Остерегайтесь, чтобы ее не потратил за вас кто-нибудь другой. Карл Сэндберг
Но, как бы не считались точными первые атомные часы и их последующие аналоги. Точность в измерении времени, потерпело кардинальные перемены в 2010 году. Национальный институт стандартов и технологий, США разработали квантово-логические часы (Quantum Logic Clock), в которых рабочими телами служат не сгустки паров цезия или стронция, а дублеты ртути (в следующих версиях — алюминия и стронция), удерживаемые в электромагнитных ионных ловушках на расстоянии несколько микрон друг от друга. В них генератором колебаний является не излучение, а периодическое изменение квантовых состояний паров атомов, инициируемое лазерным светом ультрафиолетового диапазона. «Рабочая» частота таких часов на пять порядков превышает общепринятый цезиевый стандарт, а теоретическая точность может достигать 1 секунды за… 15 миллиардов лет!
Радиоактивные ли, атомные часы?
В 2011 году специалисты Лаборатории Дрейпера и Сандийских национальных лабораторий разработали, а компания Symmetricom выпустила первые миниатюрные атомные часы Quantum. На момент выпуска они стоили порядка 15 тысяч долларов, были заключены в герметичный корпус размером 40 на 35 на 11 миллиметров и весили 35 граммов. Потребляемая мощность часов составляла менее 120 милливатт. Первоначально они были разработаны по заказу Пентагона и предназначались для обслуживания навигационных систем, функционирующих независимо от систем GPS, например, глубоко под водой или землей.
Уже в конце 2013 года американская компания Bathys Hawaii представила первые «наручные» атомные часы. В качестве основного компонента в них используется чип SA.45s производства компании Symmetricom. Внутри чипа располагается капсула с цезием-133. В конструкцию часов также входят фотоэлементы и маломощный лазер. Последний обеспечивает нагревание газообразного цезия, в результате чего его атомы начинают переходить с одного энергетического уровня на другой. Измерение времени как раз и производится за счет фиксирования такого перехода. Стоимость нового прибора составляет около 12 тысяч долларов.
С такими темпами развития науки, удивляться не стоит, когда все часы будут атомными и другие не будут продаваться. Но, нужна ли такая точность обычному человеку — в этом есть большое сомнение.
