Напредъкът не стои на мястото ─ по-скоро в САЩ са били създадени от висока точност атомните часовници, които се правят грешка в една секунда на 300 милиона години. Този часовник, който заменя стария модел, който прави грешка за една секунда за сто милиона години, а сега се превръща в образец американската гражданска време. "Lenta.ru" реши да си припомним историята на атомен часовник.
За създаване на часовника, просто използвайте всеки периодичен процес. И историята на възникването на време измервателни уреди ─ това е вид история на появата на нови източници на енергия или нови системи вибрации, използвани в часовниците. Това е най-обикновен часовник, най-вероятно на слънцето, защото е необходимо тяхното действие само Слънцето и обекта, който хвърля сянка. Недостатъци на този метод на определяне на времето, очевидно. Вода и пясъчен часовник не са по-добре: те са подходящи само за измерване на относително кратък период от време.
Най-ранните механични часовници са открити през 1901 г. близо до остров Антикитера катастрофа в Егейско море. Те съдържат около 30 бронзово зъбно колело в дървена кутия размер на 33 от 18 от 10 см, и датират от около една стотна преди новата ера.
Подробности механизъм от Антикитера
Снимка: Marsyas / Wikipedia.org
За почти две хиляди години на механични часовници са най-точни и надеждни. Появата на 1657 на класическата работата на часовник с махало Кристиян Хюйгенс "» ( «Часовник oscillatorium, на прекомерен De служебно pendulorum на horologia aptato demonstrationes geometrica») с описание на устройството времето с махало като колебателно система, вероятно е апогей в историята на развитието на механични устройства този тип.
Въпреки това, астрономи и навигатори все още се използват на звездното небе и картите за да се определи местоположението му и точното време. Първите електрически часовници изобретени през 1814 г. Франсис Роналдс. Въпреки това, първото такова устройство е неточна поради чувствителността на промени в температурата.
Последващата историята на час, свързани с използването на устройства от различни системи за колебания. Въведена през 1927 от членове на Bell Labs кварцов часовник използва пиезоелектрични свойства на кварцов кристал: при излагане на електрически ток кристално започне да намалява. Модерните кварцови хронометри могат да бъдат точни за 0.3 секунди на месец. Въпреки това, тъй като кварц е обект на стареене, с течение на времето, часовникът започва да отида с по-малко точност.
С развитието на ядрената физика, учените са предложили да се използва като колебания системи е прахови частици. По този начин тя се появи на първия атомен часовник. Идеята за възможността за използване на атомни водородни вибрации за измерване на времето, предложено през 1879 г. на британския физик лорд Келвин. обаче само до средата на ХХ век, стана възможно.
Лорд Келвин, който предложи идеята за атомен часовник
Възпроизвеждането на Хуберт фон Gerkomera (1907)
През 1930 г. американският физик и откривател на ядрено-магнитен резонанс Изидор Раби започна работа по атомен часовник с цезий-133, но избухването на война не му позволява. След края на войната през 1949 г., на Националния комитет на стандарти с Харолд Layonsona първия молекулярен часовник чрез молекулата амоняк са били създадени. Но за първи път изобретения като измерванията не са толкова точни, колкото съвременните атомни часовници.
Относително ниска точност е свързано с факта, че в резултат на взаимодействието на амоняк молекули помежду си и със стените на контейнера, в който е вещество варира енергия на молекулите и тяхното спектрална линия разшири. Този ефект е много подобен на триенето в механичните часовници.
По-късно, през 1955 г., Луи Esssen от Националната лаборатория по физика на Великобритания представи първата цезий атомен часовник на А-133. Тези часове, натрупани грешки в едно второ място в един милион години. Устройството се нарича NBS-1, и се счита като цезиев честота справка.
Inventor Харолд Лион (вдясно) с първия молекулярен часовник (1949)
Схема на атомен часовник включва кристален осцилатор, а дискриминатор контролира от веригата за обратна връзка. Генераторът използва пиезоелектрически свойства на кварц, докато енергия дискриминатора появят колебания атоми, така че трептене сигнали кварцови наблюдавани от преходи от различни енергийни нива в атоми или молекули. Между генератора и дискриминатор компенсатор е настроен на честотата на атомните вибрации и сравняването му с честотата на трептене на кристала.
Атомите използвани в часа, следва да осигуряват стабилни трептения. За всяка честота на електромагнитното лъчение има различни атоми: калций, стронций, рубидий, цезий, водород. Или дори молекули на амоняк и йод.
С появата на ядрено време измервателни уреди е станало възможно, за да ги използват като универсален справка за определяне секунди. От 1884 г. средното време по Гринуич, смятан за световен стандарт, тя е отстъпила пред стандартните атомните часовници. През 1967 г., решението на 12 Обща конференция на тежести и мерки, определени втори като продължителността на 9,192,631,770 периода на излъчването при преход между две свръхфини нива на основното състояние на цезий-133 атом. Тази дефиниция е независима от втория астрономически параметри и може да се играе навсякъде по света. Цезиев-133 се използва в стандартната атомен часовник, ─ единственият стабилен изотоп на цезий с 100 процент заболеваемост в света.
Точността на атомните часовници се увеличава (според Националния институт за стандарти и технологии на САЩ)
Атомните часовници се използват в сателитната навигационна система; те са необходими, за да се определи точното време и сателитна позиция. По този начин, всеки GPS сателитна система, монтирана на четири групи от такива часовници: две цезий и два рубидиеви, които осигуряват точност на предаване на сигнала в 50 наносекунди. На руския GLONASS спътникова система е инсталирана също така цезий и рубидий атомни средства за измерване времето и сателити разгръща geopozitsionnoy Европейската система Galileo ─ водород и рубидий.
HP 5060A цезий часовник
Китката атомните часовници
Тенденцията към миниатюризация, автономия и точност ще доведе до факта, че в близко бъдеще ще има нови устройства с използването на атомните часовници във всички сфери на човешкия живот, от космоса изследвания на орбита около спътника и станции за домашна употреба в системите за стая и китката.
Свързани статии