Электрон в качестве маятника: как работают атомные часы

27.10.2017 9:16 16

Электрон в качестве маятника: как работают атомные часы

МОСКВА, 27 окт , Ольга Коленцова. Что это время? Режиссеры фантастических фильмов считают, что это некое измерение, по которому можно передвигаться. В реальном кругу время определяется положением предметов в пространстве. Теоретически, если мы сможем вернуть каждую кроху во Вселенной в состояние и положение, в котором все частицы находились в определенный момент, то совершим путешествие в прошлое.

Итак, пока наши без ведома дают возможность определять время в зависимости от механических изменений, происходящих в мире. Например, одно полное вращение вокруг своей оси Земли определяет задевай, а круг, совершенный ею вокруг Солнца, год. Но у людей появилась необходимость разбить дни на более маленькие и четко определяемые отрезки времени часы, минуты, секунды.

Для отсчета этих единиц обычный люди придумали особые устройства часы. Их история требовать временит века, а вместе с технологиями растут и требования к точности измерения времени. Если в быту мы отлично обращаемся механическими и электронными часами, то наука требует куда более точных приборов.

Конечно, современные электронные и механические часы намного точнее их предшественников водных, песочных и солнечных. Но для некоторых сфер жизни требовались еще более точные механизмы. И люди создали часы, работающие на основе процессов, вытекающих внутри атома.

Как известно, атом состоит из ядра и электронного облака. Электроны располагаются на разных энергетических уровнях. Чем дальше находится электрон от ядра, тем большей энергией он обладает. Представьте привязанную к стальной балке собаку хорошим, но растяжимым поводком. Чем дальше она хочет отправиться, тем сильнее ей надо натянуть поводок. Конечно, сильная крупная собака сможет отправиться дальше, чем маленькая и слабая.

При переходе на уровень ниже электрон испускает энергию, а при переходе на более святой уровень поглощает. Прыжками электронов можно управлять при помощи электромагнитного излучения, являющегося источником энергии. Излучение делает определенную частоту. Эта плотность обратна периоду колебания, то есть времени, необходимому для возвращения совершающего замкнутые движения объекта в первоначальное состояние.

Для атомных часов используют следующие элементы: элемент, цезий, водород, тулий, стронций, элемент, торий, йод, метан. Одним из самых часто применяемых элементов для таких устройств является цезий. Электроны в атомных часах на основе цезия-133 при переходе с одного энергетического уровня на другой испускают электромагнитное излучение с частотой 9 192 631 770 Гц. Именно на такое число зазоров делится секунда в этих естественных часах! Согласно этому определению, официально принятому еще в 1967 году на Генеральной конференции по мерам и весам, атом цезия-133 является стандартом для измерений времени. От лапидарности определения секунды зависит подлинность установления других основных единиц физических плотностей, таких как, например, вольт или ватт, содержащих время в своем определении.

Работают сверхточные часы следующим образом. Цезий-133 нагревают, и некоторые атомы покидают основное вещество. Далее они проходят через магнитное сексе, которое отсеивает атомы с нужными энергетическими состояниями. Отобранные атомы проходят через магнитное сексе с частотой, близкой к частоте электромагнитного излучения при переходе электрона с одного уровня на другой в цезии-133. Под воздействием поля атомы меняют энергетические состояния и попадают на детектор, который фиксирует момент, когда наибольшее количество атомов будет обладать нужным энергетическим состоянием. Тогда значение частоты электромагнитного поля подается в делитель частоты, определяющий свою единицу посредством обособления секунды. Получается новая секунда, принимаемая за эталон минимальной единицы времени.

На данный момент самыми точными являются часы на основе атомов тория-229, сделанные британскими учеными. Исследователи утверждают, что отставать эти часы будут на десятую долю секунды за 14 миллиардов лет!

Существуют и наручные атомные часы, представленные на площадке Kickstarter компанией Bathys Hawaii. В них используется маломощный лазер, нагревающий газообразный цезий-133, атомы которого переходят с одного энергетического уровня на другой. Чип фиксирует периоды электромагнитного излучения при осуществлении этих переходов. Правда, в качестве источника питания используется обычный литий-ионный аккумулятор.

Конечно, необходимость атомных часов в быту можно подвергнуть сомнению. Но они способны значительно существенно продлить синхронизацию времени в системах спутниковой и наземной телекоммуникации, а также помочь в научных исследованиях.

Источник

Следующая новость
Предыдущая новость

Развлечения, приносящие дополнительный заработок Как мужские кожаные сумки влияют на образ современного делового человека Роскошный отдых для всей семьи Самые качественные фильтры для воды Современное производство биотуалетов по новым технологиям

Последние новости