Omówienie zegarów atomowych
Wysłane przez Richard N Williams on Kwiecień 20th, 2009
Czy zegar atomowy jest radioaktywny?
An zegar atomowy utrzymuje czas lepiej niż jakikolwiek inny zegar. Mają nawet więcej czasu niż rotacja Ziemi i ruch gwiazd. Bez zegara atomowego nawigacja GPS byłaby niemożliwa, Internet nie zsynchronizowałby się, a pozycja planet nie byłaby znana z wystarczającą dokładnością, aby sondy kosmiczne i lądowniki mogły być uruchamiane i monitorowane.
Zegar atomowy nie jest radioaktywny, nie polega na rozpadzie atomowym. Przeciwnie, zegar atomowy ma oscylującą masę i sprężynę, podobnie jak zwykłe zegary.
Duża różnica między standardowym zegarem w twoim domu a zegarem atomowym polega na tym, że oscylacja w zegarze atomowym znajduje się pomiędzy jądrem atomu a otaczającymi go elektronami. Ta oscylacja nie jest dokładnie równoległa do koła balansu i sprężyny zegarkowej zegarka, ale faktem jest, że oba używają oscylacji, aby śledzić upływ czasu. Częstotliwości oscylacji w atomie są określane przez masę jądra oraz grawitację i elektrostatyczną "sprężynę" między dodatnim ładunkiem na jądrze a otaczającą go chmurą elektronową.
Jakie są rodzaje zegarów atomowych?
Dzisiaj, chociaż istnieją różne rodzaje zegarów atomowych, zasada stojąca za nimi pozostaje taka sama. Główna różnica jest związana z użytym elementem i sposobami wykrywania, kiedy zmienia się poziom energii. Różne rodzaje zegara atomowego to:
Zegar atomowy cezu wykorzystuje wiązkę atomów cezu. Zegar oddziela atomy cezu o różnych poziomach energii za pomocą pola magnetycznego.
Zegar atomowy wodoru utrzymuje atomy wodoru na wymaganym poziomie energetycznym w pojemniku ze ścianami specjalnego materiału, dzięki czemu atomy nie tracą zbyt szybko swojego wyższego stanu energetycznego.
Zegar atomowy Rubidium, najprostszy i najbardziej kompaktowy ze wszystkich, używa szklanej celi z gazu rubidowego, która zmienia swoją absorpcję światła na częstotliwości rubidu optycznego, gdy częstotliwość mikrofalowa otoczenia jest odpowiednia.
Najdokładniejszy obecnie dostępny komercyjny zegar atomowy wykorzystuje atom cezu i normalne pola magnetyczne i detektory. Ponadto, atomy cezu są zatrzymywane przez odbijanie wiązek laserowych w tył iw przód, zmniejszając niewielkie zmiany częstotliwości w wyniku efektu Dopplera.
Kiedy powstał zegar atomowy? zegar atomowy
W 1945 profesor fizyki z Uniwersytetu Kolumbijskiego, Isidor Rabi, zasugerował, że można by zbudować zegar z techniki opracowanej w 1930, zwanej rezonansem magnetycznym wiązki atomowej. Wg 1949, National Bureau of Standards (NBS, obecnie Narodowy Instytut Standardów i Technologii, NIST) ogłosił pierwszy na świecie zegar atomowy wykorzystujący cząsteczkę amoniaku jako źródło drgań, a przez 1952 ogłosił pierwszy atomowy zegar wykorzystujący atomy cezu jako źródło drgań, NBS-1.
W 1955, National Physical Laboratory (NPL) w Anglii zbudował pierwszy atomowy zegar cezowy używany jako źródło kalibracji. W ciągu następnej dekady powstały bardziej zaawansowane formy zegarów atomowych. W 1967 13-ta Konferencja Generalna ds. Miar i Miar określiła SI jako drugą na podstawie wibracji atomu cezu; światowy system utrzymania czasu nie miał już w tym momencie astronomicznej podstawy! NBS-4, najbardziej stabilny na świecie zegar atomowy cezu, został ukończony w 1968 i był wykorzystywany w 1990-ach jako część systemu czasu NPL.
W 1999 NPL-F1 rozpoczął działanie z niepewnością części 1.7 w 10 do mocy 15th lub dokładności do około jednej sekundy w ciągu 20 milionów lat, co czyni go najdokładniejszym zegarem atomowym jaki kiedykolwiek powstał (wyróżnienie dzielone z podobnym standardem w Paryż).
Jak mierzony jest czas zegara atomowego?
Właściwa częstotliwość dla konkretnego rezonansu cezowego jest teraz określona przez międzynarodowe porozumienie jako 9,192,631,770 Hz, tak że po podzieleniu przez tę liczbę, wynik jest dokładnie 1 Hz, lub 1 cykl na sekundę.
Dokładność długoterminowa osiągnięta dzięki nowoczesnemu zegarowi atomowemu cezu (najbardziej powszechny typ) jest lepsza niż jedna sekunda na milion lat. Zegar atomowy wodoru wykazuje lepszą krótkoterminową (jeden tydzień) dokładność, około 10 razy dokładność zegara atomowego cezu. Dlatego zegar atomowy zwiększył dokładność pomiaru czasu około miliona razy w porównaniu z pomiarami przeprowadzonymi za pomocą technik astronomicznych.
Synchonizowanie do zegara atomowego
Najprostszym sposobem synchronizacji z zegarem atomowym jest użycie a dedykowany serwer NTP. Urządzenia te otrzymają sygnał zegarowy GPS atomowy lub fale radiowe z miejsc takich jak NIST lub NPL.
Ten post został napisany przez Richard N Williams
Richard N Williams jest autorem techniczny i specjalista w branży Server i synchronizacji czasu NTP. Richard N Williams na Google+
