Атомные часы что это такое

Когда внезапно отключается свет и чуть позже появляется, как вы узнаете, какое время на часах нужно выставлять? Да, я про электронные часы, которые наверняка

Как работают атомные часы?

Symmetricon’s CSAC являются первыми коммерческими атомными часами. Самые точные атомные часы имеют погрешность всего лишь одну секунду на 138 миллионов лет .

Атомные часы работают по такому принципу: часы получают электрический импульс, что выводит колебательную систему из состояния равновесия. Внутри этих атомных часов имеется кусок кварца, атомы которого начинают колебаться со скоростью пять миллионов колебаний в секунду. Один такой импульс дает позволяет с точностью до одной секунды считать время на протяжении 90000 лет.

Однако, это лишь часть от той точности, которая требуется от современных атомных часов. Чтобы часы считали время намного точнее, необходимо периодически обновлять эти импульсы.

Чтобы следить за затуханиями кварцевых часов, мы используем цезий. Когда колебания начинают затухать, цезий моментально дает сигнал для нового электрического импульса. Поэтому атомные часы никогда не отстают.

Атомные часы на земле и в космосе

Как работает цезий в контроле атомных часов?

Атом цезия может существовать несильно различимых формах: в состоянии низкой и высокой энергии. Для атомных часов эти два состояния выполняют две разные функции. Мы можем разделять атомы цезия на две категории при помощи магнитного пучка, а также можем переводить атомы с низкой энергией на уровень атомов с высокой энергией при помощи излучения.

Ученые связывают замедление колебаний кварца с уточнением частоты волн бомбардирующего излучения, чтобы создать виток отдачи. Нагреватель греет хлорид цезия, чтобы создать газообразный поток ионов цезия. Такой поток имеет в себе как ионы с высокой энергией, так и ионы с низкой.

Такой поток попадает в магнитное поле, при помощи которого происходит разделение этого потока на две части. Ионы с малой энергией попадают в камеру, где их начинают бомбардировать с излучением нужной длины волны, чтобы перевести их в состояние высокой энергии. После ионы попадают в детектор из которого они уже попадают в кварцевые атомные часы, которые как раз и задают нужную частоту для излучения.

Когда колебания затухают настолько, что часы задают недостаточную частоту излучению, это приводит к тому, что такое излучение не может перевести низкоэнергетические ионы цезия на высокоэнергетичный уровень. Из-за этого такие ионы под действием магнитного поля не попадают в детектор, что дает сигнал для нового электрического импульса для часов.

Именно такой механизм позволяет считать время с точностью до одной секунды на миллионы лет.

Зачем такая точность?

Сейчас мир нуждается в такой точности времени. Например, GPS навигация состоит из более 20 спутников, вращающихся вокруг Земли. Так, смартфон использует сразу четыре спутника, чтобы точно определить местоположение. Одни спутник используется для определения положения, а остальные три считают время за которое сигнал доходит до девайса. Именно большая точность часов на спутниках помогает настолько точно определять местоположение.

Как работают атомные часы???

Делитесь этой статьей в своих социальных сетях, а также не забывайте поставить палец вверх, подписаться на наш канал и оставить комментарий, если вам понравилась данная публикация! Telegram: https://t.me/different_angle Яндекс.Дзен: https://zen.yandex.ru/different_angle

Канал не позиционирует себя, как источник стопроцентно правдивой информации, а лишь претендует быть таковым.

Источник

Тату надписи — очень красивый и популярный тип татуировок , его чаще всего выбирают для себя девушки, перенося значимую в жизни фразу или слово на свое тело. ВсеЗнаешь.ру предлагает вам посмотреть лучшие примеры татуировок со словами. Татуировки надписи с переводом. “Но без темноты мы никогда не увидим звезд”. “Будь смелым, иди туда, где тебе хорошо”. “Она летит окрыленная храбростью”. “Я несу твое сердце в своем”. “Она верила в свои силы, с этой верой она жила”.

Как работают атомные часы?

Когда внезапно отключается свет и чуть позже появляется, как вы узнаете, какое время на часах нужно выставлять? Да, я про электронные часы, которые наверняка у многих из нас есть. Вы хотя бы раз задумывались о том, как регулируется время? В этой статье мы узнаем все об атомных часах и о том, как они заставляют весь мир тикать.

Радиоактивны ли атомные часы?

Атомные часы показывают время лучше любых других часов. Они показывают время лучше, чем вращение Земли и движение звезд. Без атомных часов GPS-навигация была бы невозможной, Интернет не был бы синхронизирован, а положение планет не было бы известно с достаточной точностью для космических зондов и аппаратов.

Атомные часы не радиоактивны. Они не полагаются на атомный распад. Более того, у них есть пружина, как и у обычных часов. Самое большое отличие стандартных часов от атомных в том, что колебания в атомных часах происходят в ядре атома между окружающими его электронами.

Эти колебания сложно назвать параллелью балансовому колесику в заводных часах, однако оба типа колебания можно использовать для отслеживания уходящего времени. Частота колебаний внутри атома определяется массой ядра, гравитацией и электростатической «пружиной» между положительным зарядом ядра и облаком электронов вокруг него.

Какие типы атомных часов мы знаем?

Сегодня существуют различные типы атомных часов, однако построены они на одних и тех же принципах. Основное различие связано с элементом и средствами обнаружения изменений уровня энергии. Среди разных типов атомных часов существуют следующие:

• Цезиевые атомные часы, использующие пучки атомов цезия. Часы разделяют атомы цезия с разными энергетическими уровнями магнитным полем.
• Водородные атомные часы поддерживают атомы водорода на нужном энергетическом уровне в контейнере, стены которого сделаны из специального материала, поэтому атомы не теряют высокоэнергетическое состояние слишком быстро.
• Рубидиевые атомные часы, самые простые и компактные из всех, используют стеклянную ячейку с рубидиевыми газом.

Самые точные атомные часы сегодняшнего дня используют атом цезия и обычное магнитное поле с детекторами. Кроме того, атомы цезия сдерживаются лазерными лучами, что уменьшает небольшие изменения частоты из-за эффекта Доплера.

Как работают атомные часы на основе цезия?

У атомов есть характерная частота колебаний. Знакомый вам пример частоты — это оранжевое свечение натрия в поваренной соли, если ее бросить в огонь. У атома есть много разных частот, некоторые в радиодиапазоне, некоторые в диапазоне видимого спектра, а некоторые между этими двумя. Цезий-133 чаще всего выбирают для атомных часов.

Чтобы вызвать резонанс атомов цезия в атомных часах, нужно точно измерить один из переходов или резонансную частоту. Обычно это делается путем блокировки кварцевого генератора в основном микроволновом резонансе атома цезия. Этот сигнал находится в микроволновом диапазоне радиочастотного спектра и обладает той же частотой, что и сигналы спутников прямого вещания. Инженеры знают, как создать оборудование для этой области спектра, в мельчайших подробностях.

Чтобы создать часы, цезий сначала нагревают так, что атомы выпариваются и проходят через трубу с высоким вакуумом. Сначала они проходят через магнитное поле, которое выбирает атомы с нужным энергетическим состоянием; потом они проходят через интенсивное микроволновое поле. Частота микроволновой энергии скачет туда-сюда в узком диапазоне частот, так что в определенный момент она достигает частоты 9 192 631 770 герц (Гц, или циклов в секунду). Диапазон микроволнового генератора уже близок к этой частоте, поскольку ее производит точный кварцевый генератор. Когда атом цезия получает микроволновую энергию нужной частоты, он меняет свое энергетическое состояние.

В конце трубки другое магнитное поле отделяет атомы, которые изменили свое энергетическое состояние, если микроволновое поле было нужной частоты. Детектор в конце трубки дает выходной сигнал, пропорциональный количеству атомов цезия, которые в него попадают, и достигает пика, когда микроволновая частота достаточно верна. Этот пиковый сигнал нужен для корректировки, чтобы привести кварцевый генератор, а значит и микроволновое поле к нужной частоте. Эта заблокированная частота затем делится на 9 192 631 770, чтобы дать знакомый всем один импульс в секунду, нужный реальному миру.

Когда изобрели атомные часы?

В 1945 году профессор физики Колумбийского университета Исидор Раби предложил часы, которые можно сделать на основе техники, разработанной в 1930-х годах. Она называлась атомный пучок магнитного резонанса. К 1949 году Национальное бюро стандартов объявило о создании первых в мире атомных часов на основе молекулы аммиака, колебания которой и считывались, а к 1952 году — создала первые в мире атомные часы на основе атомов цезия, NBS-1.

В 1955 году Национальная физическая лаборатория в Англии построила первые часы на основе пучка цезия в качестве источника калибровки. В течение следующего десятилетия создавались более совершенные часы. В 1967 году в ходе 13 Генеральной конференции по мерам и весам была определена СИ секунды на основе вибраций в атоме цезия. В мировой системе хронометража не было точнее определения, чем это. NBS-4, самые стабильные в мире цезиевые часы, были завершены в 1968 году и использовались до 1990 года.

В 1999 году NBS, переименованная в NIST, начала работать с часами NIST-F1, точность которых допускала погрешность на одну секунду в 20 миллионов лет.

Как измеряется атомное время?

Правильная частота для резонанса частицы цезия сегодня определена международным соглашением и составляет 9 192 631 770 герц, поэтому при делении выходного сигнала на это число должен получаться 1 Гц, или 1 цикл в секунду.

Атомные часы улучшили точность измерения времени в миллион раз по сравнению с астрономическими методами. На сегодняшний день самый точный атомный хронометр теряет одну секунду в пять миллиардов лет.

Источник

Всё проходит — пройдёт и это Соломон. О царе Соломоне (Шломо), его кольце с мудрой надписью, что эпиграфом, думаю, слышал каждый. На этом познания у большинства заканчиваются. В чём же заслуга царя, причина долгой памяти потомков, не меркнувшей в летах, долговечность его притч? Когда и где жил Соломон? Что за кольцо, откуда оно взялось? Об этом и поговорим. Царь Соломон: факты из жизни.

Соломон был третьим правителем Объединённого Израиля, достигшего за годы его правления наивысшего рассвета. Он вошёл в историю как один из самых мудрых и справедливых правителей всех времён и народов. Соломон обладал глубокими познаниями и был наделён добродетелями.

Атомные часы

А́томные часы́ (молекулярные, квантовые часы) — 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 своём определении.

Стабильность атомных часов (где — отклонение частоты часов за некоторый период времени) обычно лежит в пределах 10 −14 —10 −15 , а в специальных конструкциях достигает 10 −17 [1] , и является наилучшей среди всех существующих типов часов. [1]

Содержание

Устройство часов

Часы состоят из нескольких частей:

• квантовый дискриминатор, ,
• комплекс электроники.

Кварцевый генератор представляет собой автогенератор, в качестве резонансного элемента которого используются пьезоэлектрические моды кварцевого кристалла. Генерируемые им электромагнитные колебания имеют фиксированную частоту, равную, как правило, [2] 10, 5 или 2,5 МГц, с возможностью перестройки в небольших пределах (±10 −6 , например, изменением температуры кристалла). Обычно долговременная стабильность кварцевого резонатора мала и составляет около » width=»» height=»» />. С целью повышения его стабильности используют колебания атомов или молекул, для чего колебания кварцевого генератора с частотой постоянно сравниваются c помощью частотно-фазового компаратора с частотой атомной линии , регистрируемой в квантовом дискриминаторе. При появлении разницы в фазе и частоте колебаний, схема обратной связи подстраивает частоту кварцевого генератора до требуемого значения, повышая тем самым стабильность и точность часов до уровня » width=»» height=»» />.

В СССР идеологом создания атомных часов был академик Николай Геннадиевич Басов [3] .

Национальные центры стандартов частоты

Многие страны сформировали национальные центры стандартов времени и частоты [4] :

(ВНИИФТРИ), п. Менделеево Московской области; (NIST), Боулдер (США, Колорадо);
• Национальный институт передовой промышленной науки и технологии (англ.) (AIST), Токио (Япония);
• Федеральное физико-техническое агентство (нем.) (PTB), Брауншвейг (Германия);
• Национальная лаборатория метрологии и испытаний (фр.) (LNE), Париж (Франция).

Учёные 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.

Типы атомных часов

Не всякий атом (молекула) подходит в качестве репера 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 в стабильном атоме цезия. Характеристики всех остальных (вторичных) стандартов сравниваются с этим стандартом. Для того чтобы осуществить такое сравнение в настоящее время используются так называемые оптические гребёнки (англ.) — излучение с широким частотным спектром в виде эквидистантных линий расстояние между которыми привязывается к атомному стандарту частоты. Оптические гребёнки получают с помощью фемтосекундного лазера с синхронизацией мод и микроструктурированного оптоволокна, в котором происходит уширение спектра до одной октавы.

В 2006 году исследователи из американского Национального института стандартов и технологий под руководством Джима Бергквиста (англ. Jim Bergquist ) разработали часы, действующие на одном атоме ртути [5] . При переходах между энергетическими уровнями иона ртути генерируются фотоны видимого диапазона со стабильностью в 5 раз выше, чем микроволновое излучение цезия-133. Новые часы могут также найти применение в исследованиях зависимости изменения фундаментальных физических постоянных от времени.

Ведутся активные разработки компактных атомных часов, для использования в повседневной жизни (наручные часы, мобильные устройства) [6] [7] [8] [9] . В начале 2011 американская компания Symmetricom объявила о коммерческом выпуске цезиевых атомных часов размером с небольшую микросхему. Часы работают на основе эффекта когерентного пленения населенности. Их cтабильность — 5 · 10 -11 за час, масса — 35 г, потребляемая мощность — 115 мВт [10] .

Источник

Поделись с друзьями! Шрифты для тату онлайн подбор | Tattoo Fonts Online. область формирования эскиза. Скачать эскиз Печать. Фраза для эскиза тату надписи. Размер шрифта. 50 PX. Цвет шрифта. Изменить. Категории шрифтов.

Все. Все. Old School.

Сверим часы Краткая история появления атомных приборов измерения времени

Прогресс не стоит на месте ─ совсем недавно в США были созданы высокоточные атомные часы, которые совершают ошибку в одну секунду за 300 миллионов лет. Эти часы, заменившие старую модель, которая допускала ошибку в одну секунду за сто миллионов лет, теперь задают стандарт американского гражданского времени. «Лента.ру» решила вспомнить историю создания атомных часов.

Первый атом

Для того чтобы создать часы, достаточно использовать любой периодический процесс. И история появления приборов измерения времени ─ это отчасти история появления либо новых источников энергии, либо новых колебательных систем, используемых в часах. Самыми простыми часами являются, вероятно, солнечные: для их работы необходимо только Солнце и предмет, который отбрасывает тень. Недостатки этого способа определения времени очевидны. Водяные и песочные часы тоже не лучше: они пригодны лишь для измерения сравнительно коротких промежутков времени.

Самые древние механические часы были найдены в 1901 году рядом с островом Антикитера на затонувшем корабле в Эгейском море. Они содержат около 30 бронзовых шестерен в деревянном корпусе размером 33 на 18 на 10 сантиметров и датируются примерно сотым годом до нашей эры.

Фрагмент антикитерского механизма

Фото: Marsyas / Wikipedia.org

В течение почти двух тысяч лет механические часы были самыми точными и надежными. Появление в 1657 году классического труда Христиана Гюйгенса «Маятниковые часы» («Horologium oscillatorium, sive de motu pendulorum an horologia aptato demonstrationes geometrica») с описанием устройства отсчета времени с маятником в качестве колебательной системы, стало, вероятно, апогеем в истории развития механических приборов такого типа.

Однако астрономы и мореплаватели все равно использовали звездное небо и карты для определения своего местоположения и точного времени. Первые же электрические часы изобрел в 1814 году Фрэнсис Роналдс. Однако первый такой прибор был неточным из-за чувствительности к изменениям температуры.

Дальнейшая история часов связана с использованием в устройствах разных колебательных систем. Представленные в 1927 году сотрудниками Лабораторий Белла кварцевые часы использовали пьезоэлектрические свойства кристалла кварца: при воздействии на него электрического тока кристалл начинает сжиматься. Современные кварцевые хронометры могут обеспечить точность до 0,3 секунды в месяц. Однако, поскольку кварц подвержен старению, с течением времени часы начинают идти с меньшей точностью.

С развитием атомной физики ученые предложили использовать в качестве колебательных систем именно частицы вещества. Так появились первые атомные часы. Идею о возможности использования атомных колебаний водорода для измерения времени предложил еще в 1879 году английский физик лорд Кельвин, однако только к середине XX века это стало возможным.

Лорд Кельвин, предложивший идею атомных часов

Репродукция картины Губерта фон Геркомера (1907)

В 1930-х годах американский физик и первооткрыватель ядерного магнитного резонанса Исидор Раби начал работать над атомными часами с цезием-133, однако начало войны помешало ему. Уже после войны в 1949 году в Национальном комитете стандартов США с участием Гарольда Лайонсона были созданы первые молекулярные часы, использующие молекулы аммиака. Но первые такие приборы измерения времени не были точными, как современные атомные часы.

Относительно малая точность была связана с тем, что из-за взаимодействия молекул аммиака между собой и со стенками емкости, в которой находилось это вещество, изменялась энергия молекул, и их спектральные линии уширялись. Этот эффект очень похож на трение в механических часах.

Позднее, 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.

Изобретатель Гарольд Лайонс (справа) с первыми молекулярными часами (1949 год)

Принципиальная схема атомных часов состоит 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.

Атомы, используемые в часах, должны обеспечивать стабильные колебания. Для каждой частоты электромагнитного излучения существуют свои атомы: кальция, стронция, рубидия, цезия, водорода. Или даже молекулы аммиака и йода.

Эталон времени

С появлением атомных приборов измерения времени стало возможным использовать их в качестве универсального эталона для определения секунды. С 1884 года Гринвичское время, считавшееся мировым стандартом, уступило место эталону атомных часов. В 1967 году решением 12-й Генеральной конференции мер и весов одну секунду определили как продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Такое определение секунды не зависит от астрономических параметров и может воспроизводиться в любой точке планеты. Цезий-133, используемый в эталоне атомных часов, ─ единственный стабильный изотоп цезия со 100-процентной распространенностью на Земле.

Точность атомных часов увеличивается (по данным Национального института стандартов и технологий США)

Атомные часы используются и в спутниковой системе навигации; они необходимы для определения точного времени и координат спутника. Так, в каждом спутнике системы GPS установлены по четыре комплекта таких часов: два рубидиевых и два цезиевых, которые обеспечивают точность передачи сигнала в 50 наносекунд. На российских спутниках системы ГЛОНАСС тоже установлены цезиевые и рубидиевые атомные приборы измерения времени, а на спутниках разворачивающейся европейской геопозиционной системы Galileo ─ водородные и рубидиевые.

Точность водородных часов ─ самая высокая. Она составляет 0,45 наносекунды за 12 часов. По всей видимости, использование Galileo таких точных часов выведет эту навигационную систему в лидеры уже в 2015 году, когда на орбите будет 18 ее спутников.

Компактные атомные часы

Hewlett-Packard стала первой компанией, которая занялась разработкой компактных атомных часов. В 1964 году ею был создан цезиевый прибор HP 5060A размером с большой чемодан. Компания и дальше развивала это направление, но с 2005 года продала свое подразделение, разрабатывающее атомные часы, компании Symmetricom.

Цезиевые часы HP 5060A

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.

Наручные атомные часы

Тенденции к миниатюризации, автономности и точности приведут к тому, что уже в недалеком будущем появятся новые устройства с использованием атомных часов во всех сферах человеческой жизни, начиная с космических исследований на орбитальных спутниках и станциях до бытового применениях в комнатных и наручных системах.

Источник

Все прошло пройдет и это — фраза на латыни. Читайте также: Как сделать первую татуировку : советы мастериц и опыт редакции. Покупка без ошибок. Мы изготавливаем ювелирные изделия со смыслом — особые украшения.

Конечно, многие татуировки , как и « Все проходит и это пройдет », можно наносить на разных языках, в том числе на наиболее понятных русскоязычному обществу языках — русском или украинском. Однако особую загадочность и шарм привносит именно латинский вариант. В таком случае окружающим людям будет сложно понять, какой именно смысл вложен во фразу.