Өткен жылы, 2012 жылы адамзат уақытты барынша дәл өлшеу үшін атомдық хронометражды қолдануға шешім қабылдағанына қырық бес жыл болды. 1967 жылы Халықаралық SI жүйесінде уақыт категориясы астрономиялық шкалалармен анықталмай қалды - олар цезий жиілік стандартымен ауыстырылды. Дәл қазір танымал атауды - атом сағаттарын алған ол. Олар анықтауға мүмкіндік беретін нақты уақыт үш миллион жылда бір секундтың болмашы қателігі бар, бұл оларды әлемнің кез келген бұрышында уақыт стандарты ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.
Біраз тарих
Уақытты өте дәл өлшеу үшін атомдық тербелістерді пайдалану идеясын алғаш рет 1879 жылы ағылшын физигі Уильям Томсон айтқан. Резонатор атомдарының эмитенті рөлінде бұл ғалым сутекті пайдалануды ұсынды. Идеяны жүзеге асырудың алғашқы талпыныстары тек 1940 жылдары ғана жасалды. ХХ ғасыр. Және әлемдегі алғашқы жұмыс істейтін атом сағаты1955 жылы Ұлыбританияда пайда болды. Олардың жасаушысы британдық тәжірибелік физик доктор Луис Эссен болды. Бұл сағат цезий-133 атомдарының тербелісі негізінде жұмыс істеді және олардың арқасында ғалымдар уақытты бұрынғыдан әлдеқайда дәлдікпен өлшей алды. Эссеннің бірінші құрылғысы әрбір жүз жыл сайын бір секундтан аспайтын қателікке жол берді, бірақ кейіннен өлшеу дәлдігі бірнеше есе артты және секундына қате 2-3 жүз миллиондаған жылдар ішінде ғана жиналуы мүмкін.
Атомдық сағаттар: олар қалай жұмыс істейді
Бұл тапқыр «құрылғы» қалай жұмыс істейді? Резонанстық жиілік генераторы ретінде атомдық сағаттар кванттық деңгейде молекулалардың немесе атомдардың энергия деңгейлерін пайдаланады. Кванттық механика бірнеше дискретті энергия деңгейлері бар «атомдық ядро – электрондар» жүйесі арасында байланыс орнатады. Егер мұндай жүйеге қатаң белгіленген жиіліктегі электромагниттік өріс әсер етсе, онда бұл жүйе төмен деңгейден жоғары деңгейге өтеді. Кері процесс де мүмкін: атомның энергияның шығарылуымен бірге жоғары деңгейден төменгі деңгейге ауысуы. Бұл құбылыстарды тербелмелі контур (оны атомдық осциллятор деп те атайды) жасау арқылы барлық энергия секірістерін басқаруға және жазуға болады. Оның резонанстық жиілігі Планк тұрақтысына бөлінген көршілес атомдық ауысу деңгейлері арасындағы энергия айырмашылығына сәйкес болады.
Мұндай тербелмелі контурдың механикалық және астрономиялық предшественниктерге қарағанда даусыз артықшылықтары бар. Біреуі үшінмұндай атомдық осциллятор кез келген зат атомдарының резонанстық жиілігі бірдей болады, оны маятниктер мен пьезокристалдар туралы айту мүмкін емес. Сонымен қатар атомдар уақыт өте келе қасиеттерін өзгертпейді және тозбайды. Сондықтан атомдық сағат өте дәл және мәңгі дерлік хронометр.
Нақты уақыт және заманауи технология
Телекоммуникациялық желілер, спутниктік байланыс, GPS, NTP серверлері, биржадағы электрондық транзакциялар, онлайн аукциондар, интернет арқылы билеттерді сатып алу тәртібі – осының барлығы және басқа да көптеген құбылыстар біздің өмірімізге әлдеқашан берік орныққан. Бірақ егер адамзат атом сағатын ойлап таппаса, мұның бәрі болмас еді. Кез келген қателерді, кідірістерді және кідірістерді азайтуға мүмкіндік беретін синхрондалған дәл уақыт адамға осы баға жетпес алмастырылмайтын ресурсты барынша пайдалануға мүмкіндік береді, бұл ешқашан артық емес.
