นาฬิกาอะตอม: ประวัติศาสตร์และความทันสมัย

ในอดีตที่ผ่านมาปีพ. ศ. 2555 หันมาใช้เวลาสี่สิบห้าปีจากช่วงเวลาที่มนุษยชาติตัดสินใจใช้การจับเวลาอะตอมเพื่อวัดเวลาที่แม่นยำที่สุด ในปีพ. ศ. 2510 ในระบบระหว่างประเทศของ SI ประเภทของเวลาที่ถูกกำหนดโดยดาราศาสตร์ - มาตรฐานซีเซียมของความถี่แทนที่ เขาเป็นคนที่ได้รับความนิยมในปัจจุบันคือนาฬิกาอะตอม เวลาที่แน่นอนที่พวกเขาอนุญาตให้เราตรวจสอบมีข้อผิดพลาดเล็กน้อยหนึ่งวินาทีในสามล้านปีซึ่งช่วยให้เราสามารถใช้พวกเขาเป็นมาตรฐานของเวลาในส่วนใดส่วนหนึ่งของโลก

ประวัติความเป็นมา

ความคิดที่ดีในการใช้การสั่นสะเทือนอะตอมสำหรับการวัดเวลาที่แม่นยำถูกแสดงออกมาเป็นครั้งแรกในปี 1879 โดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษวิลเลียมทอมสัน ในบทบาทของ emitter ของอะตอม - resonators นักวิทยาศาสตร์นี้แนะนำโดยใช้ไฮโดรเจน ความพยายามครั้งแรกในการสร้างความคิดในทางปฏิบัติเกิดขึ้นเฉพาะในปี 40 เท่านั้น ของศตวรรษที่ยี่สิบ นาฬิกาโลกอะตอมที่ใช้ครั้งแรกของโลกปรากฏตัวขึ้นในปีพ. ศ. 2498 ในสหราชอาณาจักร ผู้สร้างของพวกเขาคือนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้ทดลองดร. หลุยส์เอสเซน นาฬิกาทำงานบนพื้นฐานของการสั่นสะเทือนของอะตอมซีเซียม -133 และต้องขอบคุณพวกเขาที่นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดเวลาได้อย่างแม่นยำมากขึ้นกว่าที่เคยเป็นมา อุปกรณ์ Essen ตัวแรกได้รับข้อผิดพลาดไม่เกินหนึ่งวินาทีทุกๆ 100 ปี แต่ความแม่นยำของการวัดเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และข้อผิดพลาดต่อวินาทีสามารถทำงานได้เพียง 2-3 แสนล้านปีเท่านั้น

นาฬิกาอะตอม: หลักการทำงาน

"อุปกรณ์" ไหวพริบนี้ทำงานได้อย่างไร? นาฬิกากำเนิดอะตอมเป็นตัวกำเนิดความถี่รีโซแนนซ์ใช้ระดับพลังงานของโมเลกุลหรืออะตอมในระดับควอนตัม กลศาสตร์ควอนตัมสร้างการเชื่อมต่อระหว่างระบบ "อะตอมนิวเคลียสอะตอม" กับระดับพลังงานที่แตกต่างกันหลายระดับ ถ้าระบบดังกล่าวได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ที่ระบุอย่างเคร่งครัดระบบนี้จะเปลี่ยนจากระดับต่ำไปเป็นระดับสูง กระบวนการผกผันยังเป็นไปได้: การเปลี่ยนอะตอมจากระดับสูงไปเป็นระดับล่างพร้อมด้วยรังสีของพลังงาน ปรากฏการณ์เหล่านี้สามารถควบคุมและแก้ไขการกระโดดพลังงานทั้งหมดสร้างสิ่งต่างๆเช่นวงจร oscillatory (เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า oscillator อะตอม) ความถี่เรโซแนนซจะตรงกับความแตกตางของพลังงานในระดับที่ใกลเคียงกับการเปลี่ยนแปลงอะตอมที่หารดวยคา Planck constant

วงจรการแกว่งดังกล่าวมีไม่แน่นอนศักดิ์ศรีเมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้าทางกลและดาราศาสตร์ สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอะตอมดังกล่าวความถี่ในการสะท้อนของอะตอมของสารใด ๆ จะเหมือนกันซึ่งไม่สามารถบอกได้สำหรับลูกตุ้มและคริสตัล piezoelectric นอกจากนี้อะตอมไม่เปลี่ยนคุณสมบัติของพวกเขาในช่วงเวลาและไม่สึกหรอ ดังนั้นนาฬิกาอะตอมเป็นเครื่องวัดระยะเวลาที่นิรันดร์ที่แม่นยำและเที่ยงตรง

เวลาที่แน่นอนและเทคโนโลยีที่ทันสมัย

เครือข่ายโทรคมนาคม, การสื่อสารผ่านดาวเทียม,GPS, NTP-server, ธุรกรรมทางอิเล็กทรอนิกส์ในการแลกเปลี่ยน, การประมูลออนไลน์, ขั้นตอนการซื้อตั๋วผ่านอินเทอร์เน็ต - ทั้งหมดเหล่านี้และปรากฏการณ์อื่น ๆ อีกมากมายได้รับการยึดมั่นมั่นอย่างมั่นคงในชีวิตของเรา แต่ถ้ามนุษยชาติไม่ได้สร้างนาฬิกาอะตอมขึ้นมาก็คงจะไม่เกิดขึ้น เวลาที่แม่นยำการซิงโครไนซ์กับข้อมูลที่ช่วยให้คุณสามารถลดข้อผิดพลาดล่าช้าและความล่าช้าทำให้บุคคลสามารถใช้ประโยชน์ทรัพยากรอันทรงคุณค่าอันล้ำค่านี้ซึ่งไม่มากจนเกินไป