Атомний годинник: історія і сучасність
У минулому, 2012 році, виповнилося сорок п`ять років з того моменту, коли людство вирішило використовувати атомну хронометрирование для максимально точного вимірювання часу. У 1967 році у Міжнародній системі СІ категорія часу перестала визначатися астрономічними шкалами - на зміну їм прийшов цезієвий стандарт частоти. Саме він і отримав популярне нині назва - атомний годинник. Точний час, яке вони дозволяють визначити, чи має незначну похибку в одну секунду за три мільйони років, що дозволяє використовувати їх в ролі стандарту часу в будь-якому куточку світу.
Трохи історії
Сама ідея використовувати коливання атомів для надточного вимірювання часу вперше була висловлена ще в 1879 році британським фізиком Вільямом Томсоном. У ролі випромінювача атомів-резонаторів цей учений пропонував застосувати водень. Перші спроби реалізувати ідею на практиці робилися лише в 40-х рр. двадцятого століття. А перші в світі працюють атомні годинники з`явилися в 1955 році у Великобританії. Їх творцем став британський фізик-експериментатор доктор Луї Ессен. Працювали ці години на основі коливань атомів цезію-133 і завдяки їм вчені нарешті змогли вимірювати час з набагато більшою точністю, ніж було до цього. Перший прилад Ессена допускав похибка не більше секунди на кожні сто років, проте згодом точність вимірювань багаторазово збільшилася і похибка в секунду може набігти лише за 2-3 сотні мільйонів років.
Атомний годинник: принцип роботи
Як же працює це хитромудре «пристрій»? Як генератор резонансної частоти атомний годинник застосовують енергетичні рівні молекул або атомів на квантовому рівні. Квантова механіка встановлює зв`язок системи «атомне ядро - електрони» з декількома дискретними енергетичними рівнями. Якщо на таку систему буде впливати електромагнітне поле зі строго заданою частотою, то відбудеться перехід даної системи з низького рівня на високий. Можливий також і зворотний процес: перехід атома з більш високого рівня на низький, супроводжуваний випромінюванням енергії. Ці явища можна контролювати і фіксувати всі енергетичні скачки, створивши щось на зразок коливального контуру (його ще називають атомним осциллятором). Його резонансна частота буде відповідати різниці енергій сусідніх рівнів переходу атомів, розділеної на константу Планка.
Такий коливальний контур має незаперечні переваги в порівнянні зі своїми механічними і астрономічними попередниками. Для одного такого атомного осцилятора резонансна частота атомів певної речовини буде однакова, чого не можна сказати про маятниках і пьезокристалла. До того ж, атоми не міняють з часом своїх властивостей і не зношуються. Тому атомні годинники є надзвичайно точним і практично вічним хронометром.
Точний час і сучасні технології
Телекомунікаційні мережі, супутниковий зв`язок, GPS, NTP-сервера, електронні транзакції на біржі, інтернет-аукціони, процедура купівлі квитків через інтернет - всі ці та багато інших явищ давно вже міцно увійшли в наше життя. Але ж якби людство не винайшло атомний годинник, всього б цього просто не було. Точний час, синхронізація з яким дозволяє звести до мінімуму будь-які помилки, затримки і запізнення, дає можливість людині максимально повно використовувати цей безцінний непоправний ресурс, якого ніколи не буває занадто багато.
Іонна зв'язок Формування хімічного зв'язку передбачає процес з перерозподілу електронної щільності, що належали спочатку різним атомам. У зв'язку з тим, що електрони на зовнішньому рівні з ядром пов'язані найменш міцно, то вони й виконують основну роль при…
Коротко про складне: будова електронних оболонок атомів Провінційний учитель хімії Джон Дальтон в 1803 році відкрив «Закон кратних відносин». Ця теорія говорить, що якщо конкретний хімічний елемент може утворювати з'єднання з іншими елементами, то на кожну його частину маси припадатиме частина маси іншої…
Хімічний зв'язок і принцип її утворення Хімічний зв'язок - це досить складне поняття, яке формувалося довгий час на основі навчань і уявлень про будову атома. Так, в XVI -XVII ст були перші спроби пояснити хімічну подібність на основі корпускулярного вчення. Р. Бойль, думав, що рушійною…
Магнітний момент - фундаментальна властивість елементарних частинок Магнітний момент атома - основна фізична векторна величина, що характеризує магнітні властивості будь-яких речовин. Джерелом формування магнетизму, як стверджує класична електромагнітна теорія, є мікроструми, що виникають внаслідок руху електрона по…
Що таке атом і молекула? Кожен день ми користуємося якимись предметами: беремо їх в руки, здійснюємо над ними будь-які маніпуляції - перевертаємо, розглядаємо, зрештою, ламаємо. А ви ніколи не замислювалися про те, з чого складаються ці предмети? "Чого вже тут думати? З…
Склад ядра атома. Ядро атома Питання «З чого складається матерія?», «Яка природа матерії?» Завжди займали людство. Ще з найдавніших часів філософи і вчені шукали відповіді на ці питання, створюючи як реалістичні, так і абсолютно дивовижні і фантастичні теорії і гіпотези. Однак…
Водяний годинник у різні історичні проміжки часу Водні годинник - унікальний винахід, яким користувалися люди ще в 150 році до нашої ери. У ті часи проміжки часу вимірювалися за кількістю витекла води. Перший примірник створив Ктесібій і дав їм назву «клепсидра», що в перекладі з грецького означає…
Як працюють кварцові годинники? Людство вже кілька століть не уявляє собі життя без годинника і постійно вдосконалює ці механізми. Вдалося домогтися неймовірної точності ходу - +/- 5 секунд на добу. Коштують такі складні прилади вельми дорого, але в побуті цілком достатньо тієї…
Пісочний годинник ще йдуть Знаєте, як, починаючи з XV століття, моряки вимірюють час? Так, вони можуть орієнтуватися по сонцю або по зірках, але самий надійний, точний і незамінний прилад на судні - пісочний годинник. Сонячний годинник можуть показувати час тільки в ясну…
Годинники Perfect - доступно й ефектно Коли з'явилися перші наручні годинники, людина стала відчувати, що може керувати своїм часом. Він міг призначати зустрічі і бути впевненим, що ніколи на них не запізниться, міг з точністю фіксувати моменти своїх дій і ніколи не помилитися.З часом…
Точність ходу механічних годинників. Як налаштовують точність ходу механічних годинників? Швейцарські чи, може, японські, механічні або кварцові - які години найточніші? Чи вірно те, що точність ходу швейцарського механічного годинника є еталонною? Кому взагалі знадобилися найточніший годинник у світі? Як відрегулювати точність ходу…
Годинники браслет - це не тільки прилад для відображення часу, але і стильний модний аксесуар .. Протягом усієї своєї історії представники людства намагалися вивчити природу часу і прагнули вивчити його, для цього вони використовували вогонь, сонце, пісок, воду, зірки, а пізніше, механіку, електроніку, електрика і навіть атомну енергію. …
Пісочний годинник Пісочний годинник - винахід, що змінило ставлення людини до часу. Історія не дає чіткої відповіді про їх походження, однак, можна припустити, що подібний пристрій було відомо ще в Стародавній Азії до нашої ери.Опинившись простим і водночас дуже…