Атомные часы
История и развитие
Атомные часы были с нами уже более пятидесяти лет, и большинство людей слышали о них и знали, что они очень точны, но насколько они точны и зачем нам нужны такие точные часы?
Атомные часы используются многими из нас, даже если мы не знаем об этом. Время, которое они говорят, ретранслируется по всему миру и подбирается серверами времени с использованием протокола NTP для синхронизации сетей, они жизненно важны для множества технологий, таких как глобальная спутниковая навигация и тайминги телевизионных сигналов.
До развития атомных часов наиболее точными приборами учета времени были электронные часы, которые теряли бы секунду или две каждую неделю. Они в значительной степени заменили механические часы, которые были менее точными.
Человечество всегда испытывало увлечение тем, что следит за временем, но знание того, что точное время никогда не было слишком важным. Вторая или даже минута разница не влияет на повседневную жизнь.
Тем не менее, по мере того, как технология повысила потребность в более точном хронометраже, она увеличилась. Спутники, которые должны быть перемещены и общаются с Землей со сто, тысяч и даже миллионов миль, требуют точного времени. Свет и, следовательно, радиоволны могут путешествовать 300,000 км каждую секунду, поэтому небольшие погрешности во времени могут иметь значительные различия.
Первые точные атомные часы были построены в Национальной физической лаборатории Великобритании в 1955 доктором Луи Эссеном, который основывал свои часы на колебаниях атома цезия-133. Идея была впервые задумана еще в 1879, когда лорд Кельвин предложил, чтобы время, основанное на том, как ведут себя атомы, было бы лучшим способом подсчета интервалов времени, чем что-либо еще.
Первое поколение атомных часов (также известных как цезиевые генераторы) использовало частоту этого атома, который осциллирует 9,192,631,770 раз в секунду. Модель Эссена была точна до секунды каждые 300 лет, но развитие осциллятора цезия означает, что теперь они могут достигать точности в одну секунду каждые 80 миллионов лет.
Однако по мере того, как технологии становятся более продвинутыми, ученые стремятся делать более точные и точные часы. Стандартные часы Rubidium не имеют лучшей точности, чем модели цезия, но меньше и стоят дешевле (цезиевые генераторы обычно можно найти только в крупномасштабных физических лабораториях).
Были разработаны часы с использованием только одного атома, которые предлагают еще большую точность. Часы, основанные на одном атоме ртути, достигли точности одной секунды за 400 миллионов лет, и ожидается, что новый тип стронциевых часов, использующих свет, будет еще лучше.
Будущее атомных часов всегда увеличивает точность в сочетании с уменьшением размера и стоимости их. Американский национальный институт стандартов и технологий (NIST) представили атомные часы размером с кристалл, которые могут достигать миллисекундной точности.
Атомные часы теперь являются неотъемлемой частью нашей жизни без сигналов времени, которые они передают миру, которые подхвачены серверами NTP. Современная коммуникация от интернет-шоппинга и GPS и технологические достижения, такие как спутниковая навигация, станут невозможными.
