Миналата година, 2012 г., се навършиха четиридесет и пет години, откакто човечеството реши да използва атомно отчитане на времето, за да измерва времето възможно най-точно. През 1967 г. в международната система SI категорията на времето вече не се определя от астрономически скали - те са заменени от цезиевия честотен стандарт. Именно той получи популярното сега име - атомни часовници. Точното време, което ви позволяват да определите, има незначителна грешка от една секунда на три милиона години, което им позволява да се използват като стандарт за време във всяко кътче на света.
Малко история
Самата идея за използване на атомни вибрации за свръх-точно измерване на времето е изразена за първи път през 1879 г. от британския физик Уилям Томсън. В ролята на емитер на резонаторни атоми този учен предложи използването на водород. Първите опити за реализиране на идеята са направени едва през 40-те години на миналия век. двадесети век. И първият работещ атомен часовник в светасе появява през 1955 г. в Обединеното кралство. Техният създател е британският експериментален физик д-р Луис Есен. Този часовник работеше на базата на вибрации на атоми цезий-133 и благодарение на тях учените най-накрая успяха да измерват времето с много по-голяма точност от преди. Първото устройство на Есен допускаше грешка от не повече от секунда на всеки сто години, но впоследствие точността на измерванията се увеличи многократно и грешката в секунда може да се натрупа само за 2-3 стотици милиона години.
Атомни часовници: как работят
Как работи това гениално "устройство"? Като генератор на резонансна честота, атомните часовници използват енергийните нива на молекули или атоми на квантово ниво. Квантовата механика установява връзка между системата "атомно ядро - електрони" с няколко дискретни енергийни нива. Ако такава система е засегната от електромагнитно поле със строго определена честота, тогава тази система ще премине от ниско ниво към високо. Възможен е и обратният процес: преминаването на атом от по-високо ниво към по-ниско, придружено от излъчване на енергия. Тези явления могат да се контролират и записват всички енергийни скокове чрез създаване на нещо като осцилаторна верига (нарича се още атомен осцилатор). Неговата резонансна честота ще съответства на енергийната разлика между съседните атомни преходни нива, разделена на константата на Планк.
Такава осцилаторна верига има неоспорими предимства пред своите механични и астрономически предшественици. За единтакъв атомен осцилатор, резонансната честота на атомите на всяко вещество ще бъде една и съща, което не може да се каже за махала и пиезокристали. Освен това атомите не променят свойствата си с течение на времето и не се износват. Следователно, атомният часовник е изключително точен и почти вечен хронометър.
Точно време и модерни технологии
Телекомуникационни мрежи, сателитни комуникации, GPS, NTP сървъри, електронни транзакции на фондовата борса, онлайн търгове, процедурата за закупуване на билети през Интернет - всички тези и много други явления отдавна са се наложили в живота ни. Но ако човечеството не беше изобретило атомния часовник, всичко това просто нямаше да се случи. Точното време, синхронизирано с което ви позволява да минимизирате всякакви грешки, закъснения и закъснения, дава възможност на човек да се възползва максимално от този безценен незаменим ресурс, който никога не е твърде много.
