У мінулым, 2012 годзе, споўнілася сорак пяць гадоў з таго моманту, калі чалавецтва вырашыла выкарыстоўваць атамную хронометрирование для максімальна дакладнага вымярэння часу. У 1967 годзе ў Міжнароднай сістэме СІ катэгорыя часу перастала вызначацца астранамічнымі шкаламі - на змену ім прыйшоў цэзіевай стандарт частоты. Менавіта ён і атрымаў папулярнае сягоння назва - атамныя гадзіны. Дакладны час, якое яны дазваляюць вызначыць, мае нікчэмную хібнасць у адну секунду за тры мільёны гадоў, што дазваляе выкарыстоўваць іх у ролі стандарту часу ў любым кутку свету.
трохі гісторыі
Сама ідэя выкарыстоўваць ваганні атамаў для звышдакладнага вымярэння часу ўпершыню была выказана яшчэ ў 1879 году брытанскім фізікам Уільямам Томсанам. У ролі выпраменьвальніка атамаў-рэзанатараў гэты навуковец прапаноўваў прымяніць вадарод. Першыя спробы рэалізаваць ідэю на практыцы прадпрымаліся толькі ў 40-х гг. дваццатага стагоддзя. А першыя ў свеце працуюць атамныя гадзіны з'явіліся ў 1955 годзе ў Вялікабрытаніі. Іх стваральнікам стаў брытанскі фізік-эксперыментатар доктар Луі Эсэн. Працавалі гэтыя гадзіны на аснове ваганняў атамаў цэзія-133 і дзякуючы ім навукоўцы нарэшце змаглі вымяраць час з нашмат большай дакладнасцю, чым было да гэтага. Першы прыбор Эсэна дапускаў хібнасць не больш секунды на кожныя сто гадоў, аднак пасля дакладнасць вымярэнняў шматкроць павялічылася і хібнасць у секунду можа набегчы толькі за 2-3 сотні мільёнаў гадоў.
Атамныя гадзіны: прынцып працы
Як жа працуе гэта мудрагелістае «прылада»? У якасці генератара рэзананснай частаты атамныя гадзіны ўжываюць энергетычныя ўзроўні малекул або атамаў на квантавым узроўні. Квантавая механіка ўсталёўвае сувязь сістэмы «атамная ядро - электроны» з некалькімі дыскрэтнымі энергетычнымі ўзроўнямі. Калі на такую сістэму будзе ўздзейнічаць электрамагнітнае поле са строга зададзенай частатой, то адбудзецца пераход дадзенай сістэмы з нізкага ўзроўню на высокі. Магчымы таксама і зваротны працэс: пераход атама з больш высокага ўзроўню на нізкі, які суправаджаецца выпраменьваннем энергіі. Гэтыя з'явы можна кантраляваць і фіксаваць усе энергетычныя скокі, стварыўшы нешта накшталт вагальнага контуру (яго яшчэ называюць атамным асцылятар). Яго рэзанансная частата будзе адпавядаць рознасці энергій суседніх узроўняў пераходу атамаў, падзеленай на канстанту Планка.
Такі вагальны контур мае бясспрэчныя вартасці ў параўнанні са сваімі механічнымі і астранамічнымі папярэднікамі. Для аднаго такога атамнага асцылятара рэзанансная частата атамаў якога-небудзь рэчывы будзе аднолькавая, чаго нельга сказаць пра ківача і пьезокристаллах. Да таго ж, атамы не змяняюць з часам сваіх уласцівасцяў і не зношваюцца. Таму атамныя гадзіны з'яўляюцца надзвычай дакладным і практычна вечным хранометрам.
Дакладны час і сучасныя тэхналогіі
Тэлекамунікацыйныя сеткі, спадарожнікавая сувязь, GPS, NTP-сервера, электронныя транзакцыі на біржы, інтэрнэт-аўкцыёны, працэдура куплі білетаў праз інтэрнэт - усе гэтыя і многія іншыя з'явы даўно ўжо трывала ўвайшлі ў наша жыццё. А бо калі б чалавецтва не вынайшла атамныя гадзіны, усяго бы гэтага папросту не было. Дакладны час, сінхранізацыя з якім дазваляе звесці да мінімуму любыя памылкі, затрымкі і спазненні, дае магчымасць чалавеку максімальна поўна выкарыстаць гэты бясцэнны вычарпальны рэсурс, якога ніколі не бывае занадта шмат.