Что такое атомные часы?

№ 01(1035), 11.01.2017 г.
Атомные часы еще называют молекулярными или квантовыми. Это прибор для измерения времени, в котором в качестве периодического процесса используются собственные колебания, связанные с процессами, происходящими на уровне атомов или молекул
Атомные часы важны в навигации. Определение положения космических кораблей, спутников, баллистических ракет, самолетов, подводных лодок, а также передвижение автомобилей в автоматическом режиме по спутниковой связи (GPS, ГЛОНАСС, Galileo) немыслимы без атомных часов. Атомные часы используются также в системах спутниковой и наземной телекоммуникации, в том числе в базовых станциях мобильной связи, международными и национальными бюро стандартов и службами точного времени, которые периодически транслируют временные сигналы по радио.
С 1967 года международная система единиц СИ определяет одну секунду как 9 192 631 770 периодов электромагнитного излучения, возникающего при переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Согласно этому определению, атом цезия-133 является стандартом для измерений времени и частоты. Точность определения секунды определяет точность определения других основных единиц, таких как, например, вольт или метр, содержащих секунду в своем определении.
Не всякий атом (молекула) подходит в качестве дискриминатора для атомных часов. Выбирают атомы, которые нечувствительны к различным внешним воздействиям: магнитным, электрическим и электромагнитным полям. В каждом диапазоне электромагнитного спектра излучения имеются такие атомы. Это атомы кальция, рубидия, цезия, стронция, молекулы водорода, йода, метана, оксид осмия (VIII) и т. д. В качестве основного (первичного) стандарта частоты выбран сверхтонкий переход атома цезия. Характеристики всех остальных (вторичных) стандартов сравниваются с этим стандартом. Для того, чтобы осуществить такое сравнение, в настоящее время используются так называемые оптические гребенки — излучение с широким частотным спектром в виде эквидистантных линий, расстояние между которыми привязывается к атомному стандарту частоты. Оптические гребенки получают с помощью фемтосекундного лазера с синхронизацией мод и микроструктурированного оптоволокна, в котором происходит уширение спектра до одной октавы.
Ученые разных стран работают над совершенствованием атомных часов и основанных на них государственных первичных эталонов времени и частоты, точность таких часов неуклонно повышается. В России обширные исследования, направленные на улучшение характеристик атомных часов, проводятся в Физическом институте им. Лебедева.

 

Мышкой кликал 

Александр ОКОНИШНИКОВ, «ЧЕСТНОЕ СЛОВО»

e-mail: internet-chslovo@mail.ru

Другие материалы рубрики:

  • 2016-й под Новый год стал на одну секунду длиннее

    А знаете ли вы, что 2016 год стал на одну секунду длиннее, чем 2015-й? Дело в том, что в ночь с 31 декабря на 1 января ко всемирному координированному времени (UTC) была добавлена одна дополнительная секунда. «Для времени UTC действует следующая последовательность дат: 31 декабря 2016 года, 23.59.59, 31 декабря 2016 23.59.60, 1 января 2017 года 00.00.00», — цитирует ТАСС сообщение Международной службы вращения Земли (IERS)